Gravitationsenergie
Gravitationsenergie ist die potentielle Energie, die von einem Objekt aufgrund seiner hohen Position im Vergleich zu einer niedrigeren Position gehalten wird. Mit anderen Worten, es handelt sich um Energie, die mit Schwerkraft oder Gravitationskraft verbunden ist. Zum Beispiel hat ein Stift, der über einem Tisch gehalten wird, ein höheres Gravitationspotential als ein Stift, der auf dem Tisch sitzt. Die Energie des Gravitationspotenzials ist mechanische Energie minus kinetische Energie. Sie hat eine skalare Größe, die in Joule (J) gemessen wird.
Ein Objekt erhält Gravitationspotentialenergie, wenn es sich bergauf bewegt. Die Energie, die bei der Bewegung bergauf verbraucht wird, wird in Gravitationspotentialenergie umgewandelt. Wenn das Objekt wieder nach unten kommt, wird die Gravitationspotentialenergie wieder in kinetische Energie (Bewegung) umgewandelt. Deshalb ist es sehr schwer, einen steilen Hügel mit dem Fahrrad hinaufzufahren, aber wenn Sie wieder herunterkommen, brauchen Sie überhaupt nicht zu treten - Sie werden von der Gravitationspotentialenergie angetrieben, die Sie gespeichert haben, als Sie den Hügel hinaufgefahren sind. Eine weitere Möglichkeit, wie uns die potentielle Gravitationsenergie hilft, ist, die Erde und die anderen Planeten in unserem Sonnensystem in einer Umlaufbahn um die Sonne zu halten.
Formel und Beispiel
Die mathematische Formel für die potentielle Gravitationsenergie:
Gravitationspotentialenergie = m ⋅ g ⋅ h {\Displaystyle m\cdot g\cdot h} 
Wo:
- m ist die Masse des Objekts ,
- g die Gravitationsbeschleunigung des Objekts ist, und
- h ist die Höhe über einem gewählten Punkt.
Die meisten Wissenschaftler und Studenten verwenden diese Maßeinheit:
- Der Wert m ist in Kilogramm angegeben.
- Der Wert h wird in Metern angegeben.
- Der Wert g ist eine physikalische Konstante mit dem Wert von 9,81 Metern pro Sekunde zum Quadrat. Dies wird als Gravitationskonstante bezeichnet.
- Der Wert der potenziellen Gravitationsenergie, der unter Verwendung von Werten in den obigen Einheiten berechnet wird, wird als Joule (J) bezeichnet.
Ein Objekt mit einer Masse von 1,5 Kilogramm, das sich in 2,5 Meter Höhe über dem Boden befindet, hätte zum Beispiel einen potenziellen Gravitationsenergiewert von
1,5 k g ⋅ 9,81 m / s 2 ⋅ 2,5 m = 38,8 {\Displaystyle 1,5kg\cdot 9,81m/s^{2}\cdot 2,5m=38,8} 
Joule.
Fragen und Antworten
F: Was ist Gravitationsenergie?
A: Gravitationsenergie ist die potentielle Energie, die ein Objekt aufgrund seiner hohen Position im Vergleich zu einer niedrigeren Position besitzt.
F: Was ist potenzielle Gravitationsenergie?
A: Die potenzielle Gravitationsenergie ist die mechanische Energie abzüglich der kinetischen Energie, die mit der Schwerkraft oder der Gravitationskraft verbunden ist.
F: Wie wird die potenzielle Gravitationsenergie gemessen?
A: Die potenzielle Gravitationsenergie wird in Joule (J) gemessen, einer skalaren Größe.
F: Woher erhält ein Objekt die potenzielle Gravitationsenergie?
A: Ein Objekt erhält potenzielle Schwerkraft-Energie, wenn es sich bergauf bewegt.
F: Wie kann die potenzielle Gravitationsenergie wieder in kinetische Energie umgewandelt werden?
A: Wenn das Objekt wieder nach unten kommt, wird die potenzielle Gravitationsenergie wieder in kinetische Energie, d.h. in Bewegung, umgewandelt.
F: Wie hilft uns die potenzielle Gravitationsenergie beim Radfahren?
A: Die potenzielle Gravitationsenergie hilft uns beim Radfahren, indem sie uns mit Energie versorgt, wenn wir von einer Steigung wieder nach unten fahren.
F: Wie hilft die potenzielle Gravitationsenergie dabei, die Planeten in ihrer Umlaufbahn um die Sonne zu halten?
A: Die potenzielle Gravitationsenergie hält die Planeten in ihrer Umlaufbahn um die Sonne, indem sie die Gravitationskraft aufrechterhält, die sie zur Sonne zieht.
