A potenciális energia egy tárgy tárolt vagy felhalmozott energiája. Gyakran szembeállítják a mozgási energiával.
A fizikában a potenciális energia az az energia, amellyel egy tárgy rendelkezik egy erőtérben elfoglalt helyzete miatt, vagy amellyel egy rendszer rendelkezik részeinek elrendezése miatt. Gyakori típusai közé tartozik egy tárgy gravitációs potenciális energiája, amely függ a függőleges helyzetétől és tömegétől, egy megnyúlt rugó rugalmas potenciális energiája és egy töltés elektromos potenciális energiája elektromos térben. Az energia SI-egysége a joule (J jele).
A potenciális energia gyakran kapcsolódik visszaállító erőkhöz, például a rugóhoz vagy a gravitációs erőhöz. A rugó nyújtásának vagy a tömeg felemelésének hatását egy külső erő végzi, amely a potenciál erőtérrel szemben hat. Ez a munka az erőtérben tárolódik, amit potenciális energiának nevezünk. Ha a külső erőt eltávolítjuk, az erőtér hat a testre, hogy elvégezze a munkát, mivel a testet visszaviszi a kiindulási helyzetbe, csökkentve a rugó nyújtását vagy a test esését okozva. Amikor ez megtörténik, a potenciális energia mozgási energiává változik. A teljes energia az energia megmaradásának törvénye miatt nem változik.
A fizikusok szerint a potenciális energia a különbség egy adott helyzetben lévő tárgy energiája és egy referenciahelyzetben lévő energiája között.
Egyszerű példák
Egy kő felfelé szállítása növeli a potenciális energiáját a gravitáció hatására. Egy gumiszalag nyújtása növeli a rugalmas potenciális energiáját, ami az elektromos potenciális energia egy formája. Egy üzemanyag és egy oxidálószer keveréke kémiai potenciális energiával rendelkezik, ami az elektromos potenciális energia egy másik formája. Az akkumulátoroknak is van kémiai potenciális energiájuk.
Potenciális energia fajtái
A potenciális energiának különböző fajtái vannak, amelyek mindegyike egy adott erőtípushoz kapcsolódik.
Gravitációs potenciális energia
A gravitációs potenciális energiát egy tárgy akkor éli meg, ha a magasság és a tömeg a rendszer tényezője. A gravitációs potenciális energia hatására a tárgyak egymás felé mozognak. Ha egy tárgyat a Földről a felszíntől bizonyos távolságra felemelnek, a tapasztalt erőt a tömeg és a magasság okozza.
Elektromos potenciális energia
Az elektromos potenciális energiát a különböző és az egyforma töltések tapasztalják, mivel taszítják vagy vonzzák egymást. A töltések lehetnek pozitívak (+) vagy negatívak (-), ahol az ellentétes töltések vonzzák, a hasonló töltések pedig taszítják egymást. Ha két töltést bizonyos távolságra helyeznénk el egymástól, a töltések között tárolt potenciális energia kiszámítható:
Elasztikus potenciális energia
Elasztikus potenciális energiát tapasztalunk, amikor egy gumiszerű anyagot elhúzunk vagy összenyomunk. Egy rugó például rugalmas potenciális energiát tárol. Az anyagban lévő potenciális energia mennyisége a húzott vagy tolt távolságtól függ. Minél hosszabb a tolt távolság, annál nagyobb a rugalmas potenciális energia az anyagban. Ha egy anyagot húzunk vagy tolunk, a potenciális energia kiszámítható a következő módon:
Kapcsolódó oldalak
- Kinetikus energia
Képek gyerekeknek
-
A trebuchet a gravitációs potenciált használja ki energiáját, hogy a lövedékeket kétszáz méter magasra dobja
-
A rugókat tárolásra használják. rugalmas potenciális energia tárolására
-
Az íjászat a rugalmas potenciális energia egyik legrégebbi alkalmazása az emberiségben
.
-
A gravitációs erő tartja a bolygókat a Nap körüli pályán
-
A gázzal töltött gömb belsejében kialakult plazma