Откуда гравитация берет энергию?
Итак, я учусь в старшей школе по экологии, и мы только что начали курс по энергетике. Мы говорили о разных видах энергии, и одним из них была гравитация. Я понимаю закон сохранения энергии и то, как он работает с большинством типов энергии, но, насколько я могу судить, он не применим к гравитации. Мне кажется, что со всем, что падает, будет меньше энергии, направленной на гравитационное поле Земли, потому что энергия используется для притяжения того, что падает, и в конечном итоге Земля перестанет притягивать объекты из-за недостатка полезной энергии, но тогда большой шар массы не будет иметь гравитации, что также не имеет смысла.
Кроме того, кажется, что чем больше энергии черная дыра использует для изменения хода всего (особенно света), тем меньше ее притяжение из-за энергии, используемой для втягивания вещей (для подъема объекта, выходящего на орбиту, не использовалась сила), но это не так. противоположный. Если вся энергия исходит от подъема объекта, то как насчет камня, который всегда был на вершине горы с момента образования планеты? Как гравитация получила энергию, чтобы полностью изменить траекторию тела, подброшенного в воздух? В открытом космосе, если вы поднимете или бросите объект, он будет продолжать движение, если только какой-либо тип энергии не изменит это.
Я понимаю, что энергия падающих вещей исходит от подъема объекта, но откуда берется энергия, когда объект летит вокруг планеты или луны?
Пожалуйста, помните, что я только в старшей школе и использую термины непрофессионала!
Я предполагаю, что вы недостаточно знаете исчисление, чтобы ответ на исчисление придал вам большое значение при ответе на ваш вопрос (что, вероятно, потребует знания многомерного исчисления для достаточного ответа).
Фраза «гравитационная энергия» — не совсем правильный способ выразить это. Скорее есть только два типа энергии , и «гравитация» не является одним из них: это потенциальная энергия и кинетическая энергия. Гравитация не «имеет» энергии, но когда кто-то находится рядом с массивным телом (как на нашей Земле), он обнаруживает, что если он или она взбирается на холм, а затем роняет камень с вершины, то к тому времени, когда он достигает подножия холма, мы можем измерить определенное количество энергии при ударе о землю. И так уж случилось, что есть такая штука, как теорема о работе и энергии.в котором говорится, что работа (сила, умноженная на расстояние) равна изменению кинетической энергии тела, которое двигалось (в нашем случае камня). Следовательно, гравитация «имеет энергию» в том смысле, что когда я бросаю камень с вершины холма, кинетическая энергия у подножия отличается от кинетической энергии, которую он имел, когда я его уронил, что равносильно утверждению, что камень просто иная скорость внизу, чем наверху. Что изменило скорость, спросите вы? Ускорение. Что заставило его ускориться? Сила гравитации, потому что =м .
Во-первых: применим ли закон сохранения энергии к гравитации?
Да, как вы правильно заметили, когда вы бросаете объект и он падает на Землю, он должен терять гравитационную энергию. Но объект теперь движется — у него есть кинетическая энергия. Потенциальная энергия гравитационного поля была преобразована в кинетическую энергию, как того требует принцип сохранения энергии.
Итак, если вы беспокоитесь о том, что «гравитационная энергия покидает систему», возможно, вы неправильно идентифицировали систему. Рассмотрим систему как Землю И объект. При падении объекта гравитационная потенциальная энергия системы уменьшается (поскольку объект приближается к Земле), но кинетическая энергия системы увеличивается за счет движения породы — и энергия всей системы оставаясь постоянным во времени.
С другой стороны, не совсем корректно констатировать сохранение энергии, так как «энергия системы остается постоянной». Гораздо правильнее сказать, что « изменение энергии системы должно быть равно переходу энергии через ее границу». Это позволит нам понять сохранение энергии просто камня, падающего в гравитационном поле, следующим образом:
Система: Камень
Силы на скале: Гравитация
На камень действует внешняя сила — гравитация. Эта сила действует на определенном расстоянии, совершая определенную работу и добавляя системе энергию. Система (помните, просто камень) испытывает увеличение кинетической энергии. Таким образом, положительное увеличение энергии системы равно передаче энергии через ее границу (в данном случае в силу работы).
Гравитация — это сила, движение внутри которой требует энергии, чтобы преодолеть эту силу. Ваша проблема в том, что вы считаете гравитацию энергией.
Гипносифл