تغییر انرژی پتانسیل با افزایش سرعت

راهنمایی کوتاه: انرژی پتانسیل گرانشی به ارتفاع جسم از سطح زمین بستگی دارد، نه به سرعت حرکت آن.

گام‌به‌گام:

• ۱) انرژی پتانسیل گرانشی انرژی ذخیره‌شده در جسم به دلیل ارتفاع آن از سطح زمین است.
• ۲) فرمول انرژی پتانسیل گرانشی: $Ep=mgh$ که در آن m جرم، g شتاب گرانش و h ارتفاع است.
• ۳) در این فرمول، سرعت (v) وجود ندارد، بنابراین سرعت جسم مستقیماً روی انرژی پتانسیل تأثیر نمی‌گذارد.
• ۴) اگر جسمی با سرعت بیشتر حرکت کند (مثلاً با سرعت بیشتر بالا برود)، ممکن است ارتفاعش تغییر کند و در نتیجه انرژی پتانسیل تغییر کند، اما این تغییر به دلیل تغییر ارتفاع است، نه سرعت.
• ۵) پس افزایش سرعت به خودی خود باعث تغییر انرژی پتانسیل گرانشی نمی‌شود، مگر اینکه ارتفاع جسم تغییر کند.

پاسخ نهایی: انرژی پتانسیل گرانشی با افزایش سرعت جسم تغییر نمی‌کند، مگر اینکه ارتفاع جسم از سطح زمین تغییر کند. انرژی پتانسیل فقط به جرم، شتاب گرانش و ارتفاع بستگی دارد.

مثال مشابه: اگر دو توپ یکسان را از یک ارتفاع رها کنیم، یکی را آرام و دیگری را با سرعت اولیه پرتاب کنیم، هر دو در لحظه رها شدن انرژی پتانسیل یکسانی دارند (چون ارتفاع یکسان است)، حتی اگر سرعت‌های متفاوتی داشته باشند.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: انرژی پتانسیل گرانشی بخشی از انرژی مکانیکی است که شامل انرژی جنبشی (وابسته به سرعت) هم می‌شود. وقتی جسمی سقوط می‌کند، انرژی پتانسیل آن به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود.