Verschil gravitatie energie en zwaarte energie
stelde deze vraag op 09 mei 2024 om 22:27.Reacties
>bijv. Als je een voorwerp laat vallen op aarde dan is het Ez = Ek. maar gaat er een meteoriet naar de maan dan is het Eg = Eg (oppervlak) + Ek.
Je haalt wat dingen door elkaar. Er is behoud van energie. Dat betekent dat een voorwerp op een hoogte op aarde, een gravitatie-energie heeft van Eg = mgh. Als dat voorwerp op de grond valt dan is de gravitatie energie daar op 0 J gesteld (er is geen absolute schaal - ergens stel je een hoogte op 0 J vast). Maar die energie is in een andere vorm overgegaan, kinetische energie. Dus Eg = Ek
Als iets naar de maan geschoten wordt is de totale energie Et = Eg + Ek en dus niet zoals je stelt Eg = Eg (oppervlak) + Ek Want Eg (oppervlak) = 0 J (meestal - ergens moet 0 J worden gesteld) en Ek is bewegingsenergie. Die bewegingsenergie behoudt het (is geen zwaarte-energie) zolang het voorwerp beweegt: Ek = 1/2 mv2. Alleen als al die beweging stopt ( v = 0 m/s) dan is die energie weer omgezet in zwaarte-energie. Maar dat is vergelijkbaar met wanneer je een bal de heuvel op schopt of met een boog de lucht in.
Verschil tussen zwaarte- en gravitatie-energie is vooral een semantische kwestie. Veel natuurkundigen zullen beide woorden verwisselbaar vinden. Puristen zullen een onderscheid zien wat op aarde een klein verschil geeft in waarde:
- zwaartekracht: kracht tussen 2 massa's, Fz = GMm/r2
- gravitatiekracht: zwaartekracht minus middelpuntzoekende kracht als de massa zich op een draaiend voorwerp bevindt (zoals op de aarde).
Bovenstaande tekening probeert dit (niet op schaal!) te verduidelijken. De Fz is alleen maar de zwaartekracht door massa's die elkaar aantrekken. Maar op een draaiende bol zoals de aarde is er op elke breedtegraad ook een Fmpz die het voorwerp doet ronddraaien. Die middelpuntzoekende kracht is geen bestaande kracht. Het geeft alleen maar aan hoeveel kracht iets of iemand moet leveren om een voorwerp te laten ronddraaien. De enige echte kracht is de zwaartekracht. Een deel van die kracht levert de Fmpz . Wat overblijft van de Fz in de richting van de Fmpz is de resulterende zwaartekracht. Weer opgeteld bij de Fz,y component, zie je dat de gravitatiekracht iets kleiner is dan de zwaartekracht en ook niet precies naar het midden van de aarde wijst. De Fmpz kracht is relatief klein op aarde vergeleken met de zwaartekracht zodat de "afwijking" van Fz van Fg klein is en in veel gevallen verwaarloosd wordt.
De waarde g (=9,81 m/s2 in Nederland) is een gravitatie-versnelling, geen zwaartekrachtversnelling omdat Nederland op de aarde ronddraait en alles in ons land een cirkel maakt rond de 52-ste breedtegraad en voorwerpen ietsje minder wegen dan alleen door de zwaartekracht.
Je haalt wat dingen door elkaar. Er is behoud van energie. Dat betekent dat een voorwerp op een hoogte op aarde, een gravitatie-energie heeft van Eg = mgh. Als dat voorwerp op de grond valt dan is de gravitatie energie daar op 0 J gesteld (er is geen absolute schaal - ergens stel je een hoogte op 0 J vast). Maar die energie is in een andere vorm overgegaan, kinetische energie. Dus Eg = Ek
Als iets naar de maan geschoten wordt is de totale energie Et = Eg + Ek en dus niet zoals je stelt Eg = Eg (oppervlak) + Ek Want Eg (oppervlak) = 0 J (meestal - ergens moet 0 J worden gesteld) en Ek is bewegingsenergie. Die bewegingsenergie behoudt het (is geen zwaarte-energie) zolang het voorwerp beweegt: Ek = 1/2 mv2. Alleen als al die beweging stopt ( v = 0 m/s) dan is die energie weer omgezet in zwaarte-energie. Maar dat is vergelijkbaar met wanneer je een bal de heuvel op schopt of met een boog de lucht in.
Verschil tussen zwaarte- en gravitatie-energie is vooral een semantische kwestie. Veel natuurkundigen zullen beide woorden verwisselbaar vinden. Puristen zullen een onderscheid zien wat op aarde een klein verschil geeft in waarde:
- zwaarte-energie is de energie die je krijgt door het zwaartekrachtveld. Op een bepaalde hoogte gelijk aan - GMm/r
- gravitatie-energie (bijna altijd op aarde) is de energie die een voorwerp heeft door zowel zwaartekracht (dus zwaarte-energie) als rotatie-energie door draaiing van de aarde.
- zwaartekracht: kracht tussen 2 massa's, Fz = GMm/r2
- gravitatiekracht: zwaartekracht minus middelpuntzoekende kracht als de massa zich op een draaiend voorwerp bevindt (zoals op de aarde).
Bovenstaande tekening probeert dit (niet op schaal!) te verduidelijken. De Fz is alleen maar de zwaartekracht door massa's die elkaar aantrekken. Maar op een draaiende bol zoals de aarde is er op elke breedtegraad ook een Fmpz die het voorwerp doet ronddraaien. Die middelpuntzoekende kracht is geen bestaande kracht. Het geeft alleen maar aan hoeveel kracht iets of iemand moet leveren om een voorwerp te laten ronddraaien. De enige echte kracht is de zwaartekracht. Een deel van die kracht levert de Fmpz . Wat overblijft van de Fz in de richting van de Fmpz is de resulterende zwaartekracht. Weer opgeteld bij de Fz,y component, zie je dat de gravitatiekracht iets kleiner is dan de zwaartekracht en ook niet precies naar het midden van de aarde wijst. De Fmpz kracht is relatief klein op aarde vergeleken met de zwaartekracht zodat de "afwijking" van Fz van Fg klein is en in veel gevallen verwaarloosd wordt.
De waarde g (=9,81 m/s2 in Nederland) is een gravitatie-versnelling, geen zwaartekrachtversnelling omdat Nederland op de aarde ronddraait en alles in ons land een cirkel maakt rond de 52-ste breedtegraad en voorwerpen ietsje minder wegen dan alleen door de zwaartekracht.
