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地表附近的重力位能 : 將一物體以初速V0鉛直向上拋射待上升 h 後其速度 : V2 = V0 2 - 2 g h ∴ g h = ½V0 2 - ½V2 ∴ m g h = ½ mV0 2 - ½ m V2 由“功與動能”那一章節可知 ½ m V2 為動能,由此可知 m g h 也 是能量的一種和其高度位置有關稱之為“重力位能”簡稱“位能” ,由上式也可得知,物體上升時動能減少,減少的部分轉換成“ 位能”的形式。 由此可知任兩點高度差為 h 時 重力位能差 = m g h 。 (Ps.取較低點的位置設為重力位能的零點) 在此所模擬的是地球有一隧道從一端穿越球心到另一端,並將一質點置 於選定的位置後,觀察質點的重力位能,動能及總能量之間的關係。 (忽略摩擦力和空氣阻力。)
透過程式模擬,可以觀察到重力對小球作功,小球動能增加,位能減少,當小球抵達 球心時,位能全部轉換成動能,小球所受重力=0,通過球心後,重力和小球運動方向 相反作負功,小球動能減少,位能增加,當抵達最左側時,動能全部轉換成位能,小球 靜止。接著小球又因重力作用而往球心運動進行著週期運動。 整個過程 重力位能 + 動能 = 總能量 是守恆的 即模擬的黑線部份為一定值。 在此也驗證了在"功與能"章節裡所提及的 “能”要從一種形式轉變到另一種形式需要功,亦即功造成能的變化。
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