ポテンシャルエネルギーと平衡

ポテンシャル エネルギーという用語は、19 世紀にウィリアム ランキンによって導入され、化学と物理学において不可欠な概念です。 ポテンシャルエネルギーと平衡 互いに関連する概念です。保守的な力がシステムに作用すると、位置エネルギーの観点から平衡を結び付けて定義するのに役立ちます。任意のシステムのポテンシャル エネルギーは、その平均位置に関する任意のシステムの安定性を説明するのに役立ちます。

位置エネルギーと平衡は互いにどのように関連していますか?

あらゆる物体は、その位置に基づいてエネルギーを蓄えることができます。位置エネルギーは、他のオブジェクトに関する位置、電荷、またはその中の応力に基づいて、オブジェクトによって保存される全体的なエネルギーです。 ポテンシャル エネルギーと平衡 接続されている。オブジェクトがその平衡から移動するとすぐに、位置または状態の変化により位置エネルギーが得られます。ポテンシャル エネルギーの例を次に示します。

• 重力ポテンシャル エネルギーは、重力場の存在下でオブジェクトの位置が変化したときに、オブジェクトによって処理または取得されるエネルギーです。質量体 (m) が加速せずに無限遠から質量の重力場内の点に移動するとき、物体を変位させるために行われた仕事の量は、その重力ポテンシャル エネルギーとして知られています。
• 電気ポテンシャル エネルギーは、物体が電界に逆らって移動するときの総ポテンシャル エネルギーと、その過程で得られる総電界として定義されるエネルギーです。
• 弾性ポテンシャル エネルギーは、物体を圧縮または伸長した結果、弾性材料に蓄えられる総エネルギーです。このようなエネルギーは輪ゴムやバネなどの物体に蓄えられます。

ポテンシャルエネルギーの式は

幅 =m x g x h

どこ

m =キログラム単位の質量

g =重力による加速度

h =身長 (m)

均衡の概念を理解する

オブジェクトまたはシステムが平衡状態にある場合、その運動状態または内部状態は時間とともに変化しません。体の運動状態または静止状態に応じて、平衡は次の 2 つのカテゴリに分けることができます。

動的均衡

• 合力がゼロの等速運動状態にあるとき、その物体は動的平衡状態にあると言われます。
• 動的平衡の例には、軸を中心とした地球の回転や、摩擦のない床でのボールの動きが含まれます。

静的均衡

• 身体が静止しているときに力とトルクの合計がゼロになる、身体の物理的状態またはシステムとして定義されます。体やシステムが静止しているときに発生します。
• 静的な平衡状態の例としては、リンゴがテーブルに置かれているときや、トラックがガレージに駐車されているときなどがあります。

ポテンシャルエネルギーと平衡によると システムの動的均衡は、さらに次のタイプに分類できます。

ポテンシャルエネルギーと平衡を結ぶ方程式

この式は、ポテンシャル エネルギーと平衡の間の関係を示しています。保守的な力がシステムに作用する場合、2 つの用語は関連しています。したがって、システムの安定性は、平均位置に関連付けられている場合、システムのポテンシャル エネルギーに依存します。

ポテンシャル エネルギーと平衡の問題を解くのに役立ついくつかの方程式を次に示します。 :

システムまたはオブジェクトが平衡状態にある場合、すべての力の合計はゼロに等しくなります。次の式はそれを表しています:

Fx =– dU/dx =0

安定平衡の場合、ポテンシャルエネルギーと平衡 関連しています。これは、そのような状況では位置エネルギーが最小になるためです。

したがって、

d2U / dx2> 0

中立平衡の場合、わずかな変位があれば力はありません。したがって、次のように表されます

d2U / dx2 =0

まとめ

位置エネルギーと平衡 は物理学において重要です。両方の概念が関連しているため、システムまたはオブジェクトによって蓄えられたエネルギーを、その位置または動きに関して理解するのに役立ちます。このトピックに関する包括的なメモは、 ポテンシャル エネルギーと平衡の問題 を解決するのに役立ちます。 概念を分解します。