क्या संभावित ऊर्जा नकारात्मक हो सकती है: विस्तृत तथ्य, उदाहरण और अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

सामान्य तौर पर, इस बारे में सोचें कि क्या शरीर में नकारात्मक ऊर्जा हो सकती है? यदि हां, तो नकारात्मक ऊर्जा का क्या अर्थ है और क्या नकारात्मक ऊर्जा प्राप्त करना संभव है?

RSI कुल ऊर्जा एक प्रणाली का परिमाण ऋणात्मक हो सकता है यदि का परिमाण संभावित ऊर्जा के परिमाण से अधिक है गतिज ऊर्जा. यह जानकर, अब एक प्रश्न उठता है: क्या स्थितिज ऊर्जा ऋणात्मक हो सकती है? इस प्रश्न का उत्तर इस लेख में विस्तार से दिया गया है।

स्थितिज ऊर्जा ऋणात्मक कैसे हो सकती है

नकारात्मक संभावित ऊर्जा एक सापेक्ष अवधारणा है जो संदर्भ के फ्रेम पर निर्भर करती है।

RSI स्थितिज ऊर्जा नकारात्मक हो सकती है जब शरीर को शून्य ऊर्जा वाले संदर्भ-बिंदु पर रखा जाता है। यदि वस्तु को पृथ्वी की सतह के नीचे रखा जाता है, तो उसमें नकारात्मक स्थितिज ऊर्जा होती है।

आइए हम तीन अलग-अलग ऊंचाइयों पर एक वस्तु पर विचार करें। यदि A पृथ्वी की सतह के नीचे एक बिंदु है, तो B पृथ्वी की सतह पर स्थित बिंदु है। C पृथ्वी की सतह से ऊपर का बिंदु है। अब वस्तु बिंदु B पर है; चूँकि बिंदु B पृथ्वी की सतह पर है, इसलिए इसकी स्थितिज ऊर्जा शून्य है।

जब वस्तु उठाई जाती है और बिंदु C पर पहुँचती है, तो उसका अधिकतम होता है इसकी ऊंचाई के कारण संभावित ऊर्जा. जब तक वस्तु बिंदु C पर है, तब तक उसकी स्थितिज ऊर्जा अधिकतम होगी। मान लीजिए कि वस्तु वापस बिंदु B पर गिरती है, तो उसकी स्थितिज ऊर्जा कम हो जाती है, और I का लाभ शून्य हो जाता है।

यदि B पर वस्तु पृथ्वी की सतह के नीचे बिंदु A पर गिरती है, तो वस्तु में कुछ संभावित ऊर्जा होती है। बिंदु A पर वस्तु की क्षमता है नकारात्मक क्योंकि संदर्भ ऊर्जा पृथ्वी की सतह के नीचे शून्य है। अतः हम कह सकते हैं कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य द्रव्यमान को अनंत से पृथ्वी की सतह पर लाता है, विभव ऊर्जा नकारात्मक है. इसी तरह, जब एक गेंद को हवा में फेंका जाता है, तो गेंद सकारात्मक स्थितिज ऊर्जा प्राप्त कर लेती है क्योंकि गेंद गुरुत्वाकर्षण बल के विरुद्ध गति कर रही होती है।

जैसे गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के कारण गेंद वापस जमीन पर गिरती है, वस्तु पर मौजूद गतिज ऊर्जा अधिकतम होती है। वैचारिक रूप से हम कह सकते हैं कि अब गेंद ने नकारात्मक स्थितिज ऊर्जा प्राप्त कर ली है।

क्या स्प्रिंग स्थितिज ऊर्जा ऋणात्मक हो सकती है

वसंत ऋतु में स्थितिज ऊर्जा ऋणात्मक कैसे हो सकती है? यह एक मौलिक प्रश्न है जो वसंत के बारे में बात करते समय उठता है क्योंकि वसंत की कुल ऊर्जा हमेशा सकारात्मक होती है।

• वसंत की स्थिति के आधार पर एक वसंत में नकारात्मक संभावित ऊर्जा हो सकती है।
• जब वसंत संकुचित या लम्बा होता है तो उसमें स्थितिज ऊर्जा होती है।

आम तौर पर, एक स्प्रिंग में दो चरम स्थिति और एक संतुलन स्थिति होती है। वसंत में चरम स्थिति में शून्य स्थितिज ऊर्जा होती है।  

यदि हम स्प्रिंग को सन्दर्भ शून्य बिंदु पर संतुलन स्थिति के रूप में रखते हैं, तो स्प्रिंग में ऋणात्मक स्थितिज ऊर्जा होती है:

कहां; k वसंत स्थिरांक है; x वसंत का विस्थापन है। हालाँकि, यदि स्प्रिंग को संपीड़न से मुक्त किया जाता है, तो यह अपनी मूल स्थिति को पुनः प्राप्त कर लेता है। इस प्रक्रिया के दौरान, स्प्रिंग ने अपनी स्थितिज ऊर्जा खो दी। जब वसंत अपनी प्रारंभिक स्थिति में वापस आता है, तो यह अपनी खोई हुई स्थितिज ऊर्जा को पुनः प्राप्त कर लेता है। लेकिन स्थितिज ऊर्जा में थोड़ा अंतर होगा।

अब स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तन होगा

स्थितिज ऊर्जा की क्षतिपूर्ति करने के लिए, हम एक स्थिरांक जोड़ने के लिए स्वतंत्र हैं। चलो V₀ एक स्थिर रहो; तब स्थितिज ऊर्जा होगी

उपरोक्त अभिव्यक्ति से, हम जानते हैं कि भले ही वसंत में नकारात्मक स्थितिज ऊर्जा होती है, वसंत की स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तन हमेशा सकारात्मक होता है, क्योंकि वसंत की स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तन के अनुरूप बल सरल के बराबर होता है लयबद्ध गति.

क्या गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा ऋणात्मक हो सकती है?

यदि शरीर को संदर्भ ऊर्जा स्तर से नीचे जाना है या इसे गुरुत्वाकर्षण से अधिक ऊंचाई पर रखा गया है, तो गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा नकारात्मक है।

मान लीजिए कि शरीर एक निश्चित ऊंचाई पर चल रहा है; गुरुत्वाकर्षण शरीर को अपनी ओर आकर्षित करना चाहता है। लेकिन शरीर को एक निश्चित मात्रा की आवश्यकता होती है गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा गुरुत्वाकर्षण द्वारा किए गए कार्य को नकारात्मक बनाकर गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध यात्रा करना। इसलिए गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा नकारात्मक हो जाती है क्योंकि शरीर अनंत ऊंचाई की ओर बढ़ता है।

आम तौर पर, जब शरीर को ऊपर उठाया जाता है तो या तो उसके पास शून्य या अधिकतम मात्रा होती है संभावित ऊर्जा. लेकिन गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा के मामले में, गुरुत्वाकर्षण द्वारा किया गया कार्य हमेशा नकारात्मक होगा।

के समीकरण से गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा,

इसी तरह, पीई₂ = -Fd cosθ = mgh

पीई₁ और पीई₂ दोनों संदर्भ के एक अलग फ्रेम में हैं, इसलिए गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा सकारात्मक और नकारात्मक दोनों मूल्य है।

आम सवाल-जवाब

क्या नकारात्मक स्थितिज ऊर्जा गतिज ऊर्जा को प्रभावित करती है?

गतिज ऊर्जा शरीर पर स्थितिज ऊर्जा द्वारा किए गए कार्य के कारण गतिमान पिंड के पास होती है।

गतिज ऊर्जा हमेशा धनात्मक होती है क्योंकि गतिज ऊर्जा में शामिल मात्रा, अर्थात द्रव्यमान और वेग हमेशा धनात्मक होती है क्योंकि किसी भी संख्या का वर्ग हमेशा धनात्मक होता है। इसलिए गतिज ऊर्जा सकारात्मक रहती है, भले ही स्थितिज ऊर्जा नकारात्मक हो।

वस्तु पर किए गए ऋणात्मक कार्य का क्या कारण है?

वस्तु द्वारा किया गया कार्य ऋणात्मक तभी कहा जाता है जब वस्तु को लगाए गए बल के विरुद्ध विस्थापित किया जाता है।

घर्षण बल किए गए नकारात्मक कार्य का एक कारण है। घर्षण बल हमेशा गति को लागू बल की विपरीत दिशा में रोकता है, जिससे वस्तु पर किया गया कार्य ऋणात्मक हो जाता है। दूसरा कारण गुरुत्वाकर्षण बल है; यदि वस्तु गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से दूर जा रही है, तो गुरुत्वाकर्षण वस्तु पर किए गए कार्य को नकारात्मक बनाता है।

नकारात्मक स्थितिज ऊर्जा के उदाहरण दीजिए।

नकारात्मक स्थितिज ऊर्जा के कुछ उदाहरण नीचे सूचीबद्ध हैं:

• यदि हम संदर्भ बिंदु को एक तालिका के रूप में मानते हैं, तो फर्श पर मौजूद पुस्तक में नकारात्मक स्थितिज ऊर्जा है।
• सौरमंडल के ग्रहों में नकारात्मक स्थितिज ऊर्जा होती है।
• जमीन के अंदर एक छेद में एक चूहे में नकारात्मक संभावित ऊर्जा होती है।

ऋणात्मक स्प्रिंग स्थितिज ऊर्जा से क्या तात्पर्य है?

ऋणात्मक स्प्रिंग स्थितिज ऊर्जा को प्रत्यानयन बल की दिशा और आरोपित बल के रूप में परिभाषित किया जाता है।

एक लोचदार शरीर में, पुनर्स्थापना बल के कारण वस्तु पर किया गया कार्य अनुप्रयोग बल के विपरीत होता है, तो संग्रहीत स्थितिज ऊर्जा को ऋणात्मक कहा जाता है वसंत संभावित ऊर्जा.

स्प्रिंग स्थितिज ऊर्जा को कौन सा कारक प्रभावित करता है?

वसंत की स्थितिज ऊर्जा जैसे कारकों से प्रभावित होती है;

• विरूपण - वसंत का संपीड़न या बढ़ाव यह बताता है कि वसंत ने कितनी संभावित ऊर्जा हासिल की है।
• स्प्रिंग नियतांक - स्प्रिंग को खींचने या संपीड़ित करने के लिए लगाए गए बल को स्प्रिंग नियतांक कहा जाता है, जिसका हमेशा एक सकारात्मक मान होता है, जो स्थितिज ऊर्जा को प्रभावित करता है।

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