重力位能是指物體由於在重力場中的位置而具有的能量。將一本書放到書架上,它就獲得了位能。書放得越高,位能越大。將書放下,位能轉化為動能。書會越下落越快,直到撞擊地面。
公式為:質量乘以重力加速度再乘以高度。高度翻倍,能量也翻倍;質量翻倍,能量也翻倍。參考點是任意的。你可以從地面、海平面或地心測量高度。只有高度的變化才重要。兩個位置之間的能量差才是關鍵。
引力位能範例
- 書架上的一本書。
- 水壩後面的水。
- 山頂上的雲霄飛車。
- 一顆在軌衛星。
- 站在樓梯頂端的人。
重力位能是一種儲存的能量,它等待著被釋放。水力發電大壩將水蓄積在高處,水流向下流經渦輪機,將位能轉換為電能。過山車也運用了同樣的原理。鍊式提昇機將車廂提升到第一個坡頂,剩下的就交給重力了。能量並非憑空產生,而是轉化而來。在一個封閉系統中,總能量守恆。位能轉化為動能,動能轉換為熱能和聲能。道理很簡單,但影響卻極為深遠。每一個下落的物體、每一條奔流的河流、每一顆繞地球運行的衛星,都是重力位能的鮮明體現。
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