เครื่องคำนวณพลังงานศักย์

คำนวณพลังงานศักย์โน้มถ่วง (PE = mgh) หรือพลังงานศักย์ยืดหยุ่น (PE = ½kx²) รองรับดาวเคราะห์หลายดวง การแปลงหน่วย และแสดงวิธีทำอย่างละเอียดทีละขั้นตอน

PE = mgh PE = ½kx²

ⓘ ป้อนค่า 2 ค่าใดก็ได้จากมวล ความสูง และ PE ปล่อยช่องที่ไม่ทราบค่าว่างไว้ แรงโน้มถ่วงกำหนดโดยดาวเคราะห์

ตัวอย่างด่วน

🍎 แอปเปิลตก 🏊 นักกระโดดหน้าผา ⚖ หามวล 🌙 กระโดดบนดวงจันทร์

ความเร่งโน้มถ่วง (g)

m มวล

มวล

h ความสูง

ความสูง

PE พลังงาน

พลังงานศักย์

Embed เครื่องคำนวณพลังงานศักย์ Widget

เกี่ยวกับ เครื่องคำนวณพลังงานศักย์

เครื่องคำนวณพลังงานศักย์ นี้ใช้สำหรับคำนวณพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุเนื่องจากตำแหน่งหรือโครงสร้างของมัน เครื่องมือนี้รองรับสองประเภทพื้นฐาน ได้แก่: พลังงานศักย์โน้มถ่วง (PE = mgh) สำหรับวัตถุที่อยู่ในที่สูง และ พลังงานศักย์ยืดหยุ่น (PE = ½kx²) สำหรับสปริงที่ถูกอัดหรือยืดออก เพียงป้อนค่าที่ทราบสองค่าเพื่อหาค่าที่สาม พร้อมคำอธิบายวิธีแก้ปัญหาแบบทีละขั้นตอน การเปรียบเทียบกับโลกความจริง และรองรับหลายหน่วยวัด

พลังงานศักย์โน้มถ่วง

พลังงานศักย์โน้มถ่วงคือพลังงานที่วัตถุมีอยู่เนื่องจากตำแหน่งในนามโน้มถ่วง ยิ่งวัตถุอยู่สูงเท่าไร ก็ยิ่งมีพลังงานศักย์สะสมมากขึ้นเท่านั้น

สูตรพลังงานศักย์โน้มถ่วง

PE = mgh

โดยที่ m คือมวล (kg), g คือความเร่งโน้มถ่วง (m/s²), และ h คือความสูงเหนือจุดอ้างอิง (m)

หามวล

m = PE / (gh)

หาความสูง

h = PE / (mg)

ความเร็วในการกระแทก

v = √(2gh)

พลังงานศักย์ยืดหยุ่น

พลังงานศักย์ยืดหยุ่นคือพลังงานที่สะสมอยู่ในสปริงหรือวัสดุยืดหยุ่นเมื่อถูกยืดหรืออัดจากตำแหน่งสมดุล สิ่งนี้เป็นไปตาม กฎของ Hooke ซึ่งแรงดึงกลับจะเป็นสัดส่วนกับระยะยืดหด

สูตรพลังงานศักย์ยืดหยุ่น

PE = ½kx²

โดยที่ k คือค่าคงที่ของสปริง (N/m) และ x คือระยะยืดหดจากสมดุล (m)

หาค่าคงที่สปริง

k = 2 · PE / x²

หาระยะยืดหด

x = √(2 · PE / k)

วิธีใช้งานเครื่องคำนวณนี้

เลือกประเภทพลังงาน: เลือกแท็บ แรงโน้มถ่วง สำหรับวัตถุที่ระดับความสูง (PE = mgh) หรือแท็บ ยืดหยุ่น สำหรับสปริงและวัสดุยืดหยุ่น (PE = ½kx²)
ป้อนค่าที่ทราบพร้อมหน่วย: สำหรับพลังงานศักย์โน้มถ่วง ให้ป้อนมวล ความสูง และเลือกดาวเคราะห์ สำหรับพลังงานศักย์ยืดหยุ่น ให้ป้อนค่าคงที่สปริงและระยะยืดหด ปล่อยช่องที่ไม่ทราบค่าว่างไว้
คลิก คำนวณ: เครื่องคำนวณจะกำหนดการจัดเรียงสูตรที่จะใช้โดยอัตโนมัติ
ตรวจสอบคำอธิบายโดยละเอียด: ตรวจสอบวิธีแก้ปัญหาทีละขั้นตอน การเปรียบเทียบพลังงานในโลกความจริง ข้อมูลความเร็วในการกระแทก และตารางการแปลงหน่วยพลังงาน

แรงโน้มถ่วงบนเทหวัตถุบนฟากฟ้าที่แตกต่างกัน

เทหวัตถุ	g (m/s²)	เทียบกับโลก	อัตราส่วน PE
โลก	9.807	1.00×	1.00×
ดวงจันทร์	1.625	0.17×	0.17×
ดาวอังคาร	3.721	0.38×	0.38×
ดาวพฤหัสบดี	24.79	2.53×	2.53×
ดาวศุกร์	8.87	0.90×	0.90×
ดาวเสาร์	10.44	1.06×	1.06×
ดาวพุธ	3.7	0.38×	0.38×

การอนุรักษ์พลังงาน

หนึ่งในหลักการที่สำคัญที่สุดในฟิสิกส์คือ การอนุรักษ์พลังงานกล เมื่อมีเพียงแรงอนุรักษ์กระทำ (เช่น แรงโน้มถ่วง) พลังงานกลรวมจะคงที่:

PE + KE = ค่าคงที่

สำหรับวัตถุที่กำลังตก: เมื่อความสูงลดลง พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ ที่พื้นดิน พลังงานศักย์ทั้งหมดจะกลายเป็นพลังงานจลน์ ทำให้ได้ความเร็วในการกระแทกเป็น v = √(2gh) สำหรับสปริงที่ปล่อย: พลังงานศักย์ยืดหยุ่นจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ของมวลที่ติดอยู่ทั้งหมด ทำให้ได้ v = √(2PE/m)

การประยุกต์ใช้ในโลกแห่งความเป็นจริง

พลังงานไฟฟ้าพลังน้ำ

เขื่อนกักเก็บพลังงานศักย์โน้มถ่วงในน้ำที่อยู่ในระดับสูง เมื่อปล่อยผ่านกังหัน พลังงานศักย์นี้จะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์และเป็นพลังงานไฟฟ้าต่อไป อ่างเก็บน้ำสูง 100 เมตรที่มีน้ำ 1 ล้านกิโลกรัม จะเก็บพลังงานศักย์ไว้ประมาณ 981 MJ

รถไฟเหาะ

การปีนขึ้นในช่วงแรกจะเก็บพลังงานศักย์โน้มถ่วง ซึ่งจะเป็นพลังงานให้กับตลอดการขับเคลื่อน ผู้ออกแบบจะคำนวณความสูงสูงสุดเพื่อให้แน่ใจว่ามีพลังงานเพียงพอสำหรับการวิ่งผ่านลูปและทางโค้งทั้งหมด โดยคำนึงถึงการสูญเสียจากแรงเสียดทานด้วย

สปริงและกลไก

พลังงานศักย์ยืดหยุ่นช่วยขับเคลื่อนนาฬิกาจักรกล ระบบกันสะเทือนของรถยนต์ช่วยดูดซับแรงกระแทกจากถนน และธนูจะเก็บพลังงานไว้ในคันธนูเพื่อส่งลูกธนูออกไป ค่าคงที่ของสปริงจะเป็นตัวกำหนดความแข็งของสปริงและปริมาณพลังงานที่สามารถเก็บไว้ได้

คำถามที่พบบ่อย

พลังงานศักย์คืออะไร?

พลังงานศักย์คือพลังงานสะสมที่วัตถุมีอยู่เนื่องจากตำแหน่ง โครงสร้าง หรือสภาวะของมัน ประเภทที่พบบ่อยที่สุดสองประเภทคือ พลังงานศักย์โน้มถ่วง (PE = mgh) ซึ่งขึ้นอยู่กับความสูงของวัตถุเหนือจุดอ้างอิง และพลังงานศักย์ยืดหยุ่น (PE = ½kx²) ซึ่งสะสมอยู่ในสปริงที่ถูกยืดหรืออัด

สูตรพลังงานศักย์โน้มถ่วงคืออะไร?

สูตรพลังงานศักย์โน้มถ่วงคือ PE = mgh โดยที่ PE คือพลังงานศักย์ในหน่วยจูล, m คือมวลในหน่วยกิโลกรัม, g คือความเร่งโน้มถ่วง (9.807 m/s² บนโลก) และ h คือความสูงเหนือจุดอ้างอิงในหน่วยเมตร สิ่งนี้สามารถจัดเรียงใหม่เพื่อหามวล (m = PE/gh) หรือความสูง (h = PE/mg) ได้

พลังงานศักย์ยืดหยุ่นคืออะไร?

พลังงานศักย์ยืดหยุ่นคือพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุยืดหยุ่น เช่น สปริง เมื่อมันถูกยืดหรืออัดจากความยาวปกติ สูตรคือ PE = ½kx² โดยที่ k คือค่าคงที่ของสปริงในหน่วยนิวตันต่อเมตร และ x คือระยะยืดหดจากตำแหน่งสมดุลในหน่วยเมตร ซึ่งเป็นไปตามกฎของ Hooke

พลังงานศักย์เปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ได้อย่างไร?

เมื่อวัตถุตกจากที่สูง พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน (หากไม่คิดแรงเสียดทาน) PE = KE ดังนั้น mgh = ½mv² จะได้ v = √(2gh) ในทำนองเดียวกัน เมื่อปล่อยสปริงที่ถูกอัด พลังงานศักย์ยืดหยุ่นจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ของวัตถุที่ติดอยู่

แรงโน้มถ่วงในแต่ละดาวเคราะห์แตกต่างกันหรือไม่?

ใช่ ความเร่งโน้มถ่วงแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละเทหวัตถุบนฟากฟ้า โลกมีค่า g = 9.807 m/s² ในขณะที่ดวงจันทร์มีเพียง 1.625 m/s² (ประมาณ 1/6 ของโลก) ดาวพฤหัสบดีมีแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ที่ 24.79 m/s² ซึ่งหมายความว่าวัตถุเดียวกันที่ความสูงเดียวกันจะมีพลังงานศักย์ที่แตกต่างกันในแต่ละดาวเคราะห์