背 景 知 識

重 力 位 能 (Gravitational Potential Energy)

讓 我 們 用 蘋 果 來 做 個 例 子 看 看 什 麼 是 重 力 位 能 。 當 蘋 果 從 樹 上 掉 下 來 時 ， 它 向 著 地 面 加 速 。 換 句 話 說 它 的 動 能 在 不 斷 地 增 加 。 跟 據 能 量 守 恆 定 律 ， 一 種 能 量 增 加 的 同 時 ， 另 一 種 能 量 就 必 會 減 少 ； 所 以 我 們 可 以 說 ， 當 那 蘋 果 從 樹 上 掉 下 來 時 ， 它 的 位 能 便 會 轉 變 為 動 能 。

一 個 質 量 m 和 另 一 質 量 M 的 距 離 為 r ， 我 們 把 m的 重 力 位 能 定 義 為 一 外 力 (external force) 把 m 從 r 移 到 無 限 遠 (infinity) 所 作 的 功 (work done)。 (我 相 信 下 圖 可 助 你 了 解 我 所 說 的 話 。 )

By team C007571, ThinkQuest 2000.

在 上 圖 ， 重 力 和 外 力 的 量 度 是 相 等 的 ， 而 它 們 的 方 向 則 是 相 反 。 把 地 面 (ground level) 的 力 位 能 定 義 為 零 ， 我 們 可 用 以 下 的 方 法 計 算 一 個 物 件 的 位 能 ：

重 力

[負 號 代 表 重 力 是 永 遠 是 個 吸 引 力 (attractive force)]

外 力 把 質 量 m 從 r 移 到 無 限 所 作 的 功 為 用 以 下 等 式 計 算 ：

因 此 ， 跟 據 重 力 位 能 的 定 義 ：

"Black holes aren't black - After Hawking they shine!"
Presented by Angie, Matthias and Thorsten
Team C007571,ThinkQuest Internet Challenge 2000.
Last modified: 2000-08-02.