중력 위치에너지(Gravitational Potential Energy) 계산

중력 위치에너지(Gravitational Potential Energy)는 중력장에서의 위치로 인해 물체에 저장되는 에너지로, 물체가 서로를 향해 떨어질 때 방출되는(운동 에너지로 변환되는) 중력장과 관련된 위치에너지이다.

아래 중력 위치 에너지 방정식을 사용하는 실제 예는, 롤러코스터 꼭대기에서의 위치 에너지 계산, 엘리베이터를 목표 층까지 들어올리는 데 필요한 에너지 계산 등이 있다.

 

(식 1) Ep = mgh

(식 2) m = Ep / gh

(식 3) h = Ep / mg

 

여기서,

Ep : gravitational potential energy, J = kg-m²/s²

m : mass, kg

g : 중력가속도, m/s²

h : height, m

이다.

 

그림 1. 위치에너지 개념

 

힘은 질량과 가속도의 곱이며 단위는 kg-m/s²이 되며, 에너지는 작용한 힘과 거리(m)의 곱이므로 1 J = 1 kg-m²/s²가 된다.

중력가속도는 9.80665 m/s² 으로 위도 45°의 해수면에서의 중력 측정값이 기준이다. 태양의 중력가속도는 274 m/s², 달의 중력가속도는 1.62 m/s²이다.

 

결과값 선택 : energy mass height

mass, m (kg) :

height, h (m) :

gravity, g (m/s2) :

     

위치에너지, Ep (J) :