พลังงานศักย์โน้มถ่วง

พลังงานศักย์โน้มถ่วง

พลังงานศักย์โน้มถ่วง (gravitational potential energy) หมายถึง พลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุที่อยู่สูงจากพื้นโลกขึ้นไป และวัตถุนั้นอยู่ในแนวดิ่ง

ปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานศักย์โน้มถ่วง คือ

1. มวลของวัตถุ วัตถุที่มีมวลมาก แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุนั้นจะมาก ทำให้ค่าของพลังงานศักย์โน้มถ่วงมากตามไปด้วย

2. ตำแหน่งที่อยู่ของวัตถุ เป็นระยะความสูงของวัตถุที่อยู่ห่างจากผิวโลก วัตถุที่อยู่ห่างจากผิวโลกมากจะสะสมค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงไว้มาก ดังนั้นวัตถุที่อยู่สูงจึงมีค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงมากกว่าวัตถุที่อยู่ใน ระดับต่ำกว่า เมื่อวัตถุอยู่ ณ ตำแหน่งสูงสุดจะมีค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงมากที่สุด และเมื่อวัตถุตกถึงผิวโลกจะไม่มีค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงหรือมีค่าพลังงาน ศักย์โน้มถ่วงเป็นศูนย์

ถ้าเรากำหนดให้ Ep แทนพลังงานศักย์โน้มถ่วง สามารถเขียนความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุกับมวลและความ สูงของวัตถุเป็นสมการได้ดังนี้

m = มวลของวัตถุ (กิโลกรัม)

g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก ( = 9.8 เมตร/ วินาทีกำลังสอง2)

h = ความสูงของวัตถุจากพื้น (เมตร)

Ep = พลังงานศักย์โน้มถ่วง (จูล)

ตัวอย่างที่ 1 นักกีฬากระโดดน้ำมวล 50 กิโลกรัม กระโดดน้ำที่ตำแหน่งต่างๆ กัน จงคำนวณหาพลังงานศักย์ของนักกีฬาเมื่อ

1) ยืนที่พื้นขอบสระน้ำ

2) ยืนที่ระดับสูง 4 เมตรจากขอบสระน้ำ

3) ยืนที่ระดับสูง 6 เมตรจากขอบสระน้ำ

วิธีทำ 1) นักกีฬายืนที่พื้นขอบสระน้ำ

จากสูตร Ep = mgh

2) นักกีฬายืนที่ระดับสูง 4 เมตรจากขอบสระน้ำ

3) นักกีฬายืนที่ระดับสูง 6 เมตรจากขอบสระน้ำ