Przeczytaj
Warto przeczytać
W fizyce, pojęcie polapola oznacza przypisanie każdemu punktowi przestrzeni określonej wielkości fizycznej, która może być na przykład wektorem natężenia pola, temperaturą, naprężeniem w ciałach itp. Na przykład, natężenie pola grawitacyjnego w określonym punkcie jest liczbowo równe sile grawitacji działającej na punktową masę jednostkową umieszczoną w tym punkcie. Wobec tego, zamiast mówić, że ciało o masie M oddziałuje z ciałem masie m można stwierdzić, że ciało o masie M wytwarza pole grawitacyjne, w którym na inne ciało działa siła grawitacji.
W tabeli poniżej podano zestawienie wielkości fizycznych używanych do opisu pól grawitacyjnego i elektrostatycznego oraz ciał w nich umieszczonych. Być może, wiele podanych w niej informacji będzie dla Ciebie oczywistych. Zachęcamy więc do samodzielnego formułowania treści jednej komórki na podstawie zapisu w drugiej komórce tego samego wiersza. Zestawienie ma na celu podsumowanie wiadomości oraz uświadomienie sobie i wykorzystanie analogii pomiędzy tymi dwoma polami.
Nr | Pole grawitacyjne | Pole elektrostatyczne |
1. | Źródłem pola grawitacyjnego jest ciało obdarzone masą. | Źródłem pola elektrostatycznego jest ciało obdarzone ładunkiem. |
2. | Natężenie pola grawitacyjnego jest liczbowo równe sile grawitacyjnej działającej na jednostkową masę: Natężenie charakteryzuje pole grawitacyjne. | Natężenie pola elektrostatycznego jest liczbowo równe sile elektrostatycznej działającej na jednostkowy dodatni ładunek elektryczny: Natężenie charakteryzuje pole elektrostatyczne. |
3. | Dla pól grawitacyjnych obowiązuje zasada superpozycji, według której natężenie pola pochodzącego od wielu źródeł jest wektorową sumą natężeń pochodzących od każdego z nich. | Dla pól elektrostatycznych obowiązuje zasada superpozycji, według której natężenie pola pochodzącego od wielu źródeł jest wektorową sumą natężeń pochodzących od każdego z nich. |
4. | Pole grawitacyjne jest nieskończone. | Pole elektrostatyczne jest nieskończone. |
5. | Wartość siły działającej na ciało o masie m w polu wytworzonym przez ciało o masie M, zgodnie z prawem powszechnego ciążenia wynosi: gdzie G jest stałą grawitacji, a r odległością masy m od źródła. Pojęcie „siła” dotyczy ciała obdarzonego masą, umieszczonego w polu, a nie samego pola. | Wartość siły działającej na ładunek q w polu wytworzonym przez punktowy ładunek o wartości Q, zgodnie z prawem Coulomba wynosi: gdzie k jest stałą elektrostatyczną, a r odległością ładunku q od źródła. Pojęcie „siła” dotyczy ładunku umieszczonego w polu, a nie samego pola. |
6. | EnergiaEnergia, to wielkość skalarna, charakteryzująca stan układu fizycznego, jako zdolność do wykonania pracy. | EnergiaEnergia, to wielkość skalarna, charakteryzująca stan układu fizycznego, jako zdolność do wykonania pracy. |
7. | Energia potencjalna ciała o masie m w punkcie A pola grawitacyjnego jest wielkością określającą, jaką pracę trzeba wykonać, by przemieścić to ciało z punktu odniesienia (0) do punktu A. Mowa tu o pracy siły zewnętrznej, czyli pracy przeciwko siłom pola grawitacyjnego. | Energia potencjalna ciała o ładunku q w punkcie A pola elektrostatycznego jest wielkością określającą, jaką pracę trzeba wykonać, by przemieścić to ciało z punktu odniesienia (0) do punktu A. Mowa tu o pracy siły zewnętrznej, czyli pracy przeciwko siłom pola elektrostatycznego. |
8. | Energię potencjalną grawitacji ciała można określić jedynie wtedy, gdy wybierze się punkt odniesienia (punkt, w którym energia potencjalna tego ciała wynosi zero). | Energię potencjalną elektrostatyczną ładunku można określić jedynie wtedy, gdy wybierze się punkt odniesienia (punkt, w którym energia potencjalna tego ciała wynosi zero). |
9. | W szczególnym przypadku pola wytworzonego przez masę punktową, jeśli uznamy, że punkt odniesienia leży w nieskończoności i energia potencjalna wynosi tam zero otrzymamy, że energia potencjalna grawitacji ciał jest ujemna. | W szczególnym przypadku pola wytworzonego przez dodatni ładunek punktowy, jeśli uznamy, że punkt odniesienia leży w nieskończoności i energia potencjalna wynosi tam zero otrzymamy, że energia potencjalna elektrostatyczna ładunków dodatnich jest w tym polu dodatnia. |
10. | Jeżeli przemieszczamy ciało o masie m z punktu A do tego samego punktu A, dowolną drogą, wykonana praca będzie równa zero dżuli. To własność każdego pola zachowawczegopola zachowawczego, wynikająca ze wzoru w wierszu nr 7. | Jeżeli przemieszczamy ładunek z punktu A do tego samego punktu A, dowolną drogą, wykonana praca będzie równa zero dżuli. To własność każdego pola zachowawczegopola zachowawczego, wynikająca ze wzoru w wierszu nr 7. |
11. | W szczególnym przypadku, praca sił grawitacyjnych przy pełnym okrążenia planety wokół gwiazdy jest zawsze równa zero. | W szczególnym przypadku, praca sił elektrostatycznych przy pełnym okrążeniu elektronu wokół jądra atomowego jest zawsze równa zero. |
12. | Praca wykonana przy przeniesieniu w polu grawitacyjnym ciała z punktu A do punktu B zależy wyłącznie od położenia tych punktów, a nie od przebytej drogi. | Praca wykonana przy przeniesieniu w polu elektrostatycznym ciała z punktu A do punktu B zależy wyłącznie od położenia tych punktów, a nie od przebytej drogi. |
13. | Energia potencjalna jest wielkością charakteryzującą ciało umieszczone w polu grawitacyjnym (a nie samo pole). | Energia potencjalna jest wielkością charakteryzującą ładunek umieszczony w polu elektrostatycznym (a nie samo pole). |
14. | Potencjał grawitacyjny w punkcie przestrzeni jest wielkością charakteryzującą pole grawitacyjne w tym punkcie. | Potencjał elektrostatyczny w punkcie przestrzeni jest wielkością charakteryzującą pole elektrostatyczne w tym punkcie. |
15. | Potencjał grawitacyjny w punkcie przestrzeni jest liczbowo równy energii potencjalnej masy jednostkowej w tym punkcie. Potencjał jest wielkością skalarną. | Potencjał elektrostatyczny w punkcie przestrzeni jest liczbowo równy energii potencjalnej ładunku jednostkowego w tym punkcie. Potencjał jest wielkością skalarną. |
16. | Potencjał grawitacyjny pola w punkcie przestrzeni można określić jedynie wtedy, gdy wybierze się punkt odniesienia (punkt, w którym potencjał tego pola wynosi zero). | Potencjał elektrostatyczny pola w punkcie przestrzeni można określić jedynie wtedy, gdy wybierze się punkt odniesienia (punkt, w którym potencjał tego pola wynosi zero). |
17. | Różnicę potencjałów grawitacyjnych można zawsze określić jednoznacznie, ponieważ jest związana z wykonywaną pracą, zgodnie ze wzorami w wierszach 7 i 15: | Różnicę potencjałów elektrostatycznych (czyli napięcie elektryczne) można zawsze określić jednoznacznie, ponieważ jest związana z wykonywaną pracą, zgodnie ze wzorami w wierszach 7 i 15: |
Słowniczek
(ang. energy) wielkość skalarna, charakteryzująca stan układu fizycznego, jako zdolność do wykonania pracy.
(ang. field) w fizyce: przypisanie każdemu punktowi przestrzeni określonej wielkości fizycznej (np. wektora natężenia, temperatury, naprężenia w ciałach).
(ang. conservative field) pole sił, w którym energia całkowita jest zachowana, czyli praca wykonana przy przeniesieniu oddziaływującego ciała z punktu A do punktu B zależy wyłącznie od położenia tych punktów, a nie przebytej drogi. Inaczej mówiąc, praca wykonana przy przeniesieniu ciała po drodze zamkniętej jest zawsze równa zero dżuli.