Welches ist der Standard-Referenzpegel, der in der Physik verwendet werden soll, wenn die potentielle Energie der Gravitation (GPE) gemessen wird?

Welches ist der Standard-Referenzpegel, der in der Physik verwendet werden soll, wenn die potentielle Energie der Gravitation (GPE) gemessen wird?
Anonim

Antworten:

Die Antwort hängt davon ab, was Sie wissen müssen. Es kann sich dabei um Bodenhöhe oder um den Massenschwerpunkt der Objekte handeln.

Erläuterung:

Bei einfachen Projektilbewegungsberechnungen ist es interessant zu wissen, wie sich die kinetische Energie des Geschosses dort befindet, wo es landet. Dies macht etwas Mathe etwas einfacher. Die potentielle Energie bei maximaler Höhe beträgt

#U = mgh #

woher # h # ist die Höhe über dem Landepunkt. Sie können dann die kinetische Energie berechnen, wenn das Projektil landet #h = 0 #.

Wenn Sie die Umlaufbahnen von Planeten, Monden und Satelliten berechnen, ist es viel besser, den Massenmittelpunkt jedes Objekts zu verwenden. Um zum Beispiel die potentielle Energie des Erd-Mond-Systems zu berechnen, benötigen Sie diese Gleichung:

#U = (Gm_ (Erde) m _ ("Mond")) / r #

woher #G# ist die universelle Gravitationskonstante, die # m # Begriffe sind die Massen der Erde und des Mondes, und # r # ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Erde und des Mondes.

Diese Gleichung ist für Objekte, die auf den Boden fallen, immer noch richtig, aber die potenzielle Energie für etwas, das in den Erdmittelpunkt fällt, ist keine nützliche Information. Wenn Sie etwas über die Bewegung eines Baseballs wissen möchten, ist das Wissen, dass Sie etwa 4000 Meilen vom Mittelpunkt der Erde entfernt sind, für Sie nicht von großem Nutzen.