L’energia potenziale è l’energia immagazzinata o repressa di un oggetto. È spesso contrapposta all’energia cinetica.
In fisica, l’energia potenziale è l’energia che un oggetto ha a causa della sua posizione in un campo di forze o che un sistema ha a causa della disposizione delle sue parti. Tipi comuni includono l’energia potenziale gravitazionale di un oggetto che dipende dalla sua posizione verticale e dalla massa, l’energia potenziale elastica di una molla estesa e l’energia potenziale elettrica di una carica in un campo elettrico. L’unità SI per l’energia è il joule (simbolo J).
L’energia potenziale è spesso associata a forze di ripristino come una molla o la forza di gravità. L’azione di allungare la molla o sollevare la massa è eseguita da una forza esterna che lavora contro il campo di forza del potenziale. Questo lavoro è immagazzinato nel campo di forza, che si dice immagazzinato come energia potenziale. Se la forza esterna viene rimossa, il campo di forza agisce sul corpo per eseguire il lavoro mentre riporta il corpo nella posizione iniziale, riducendo l’allungamento della molla o facendo cadere il corpo. Quando questo accade, l’energia potenziale si trasforma in energia cinetica. L’energia totale rimane la stessa per la legge di conservazione dell’energia.
I fisici dicono che l’energia potenziale è la differenza tra l’energia di un oggetto in una data posizione e la sua energia in una posizione di riferimento.
Semplici esempi
Condurre una roccia in salita aumenta la sua energia potenziale sotto la gravità. Allungare un elastico aumenta la sua energia potenziale elastica, che è una forma di energia potenziale elettrica. Una miscela di un combustibile e un ossidante ha un’energia potenziale chimica, che è un’altra forma di energia potenziale elettrica. Anche le batterie hanno energia potenziale chimica.
Tipi di energia potenziale
Ci sono vari tipi di energia potenziale, ognuno associato ad un particolare tipo di forza.
Energia potenziale gravitazionale
L’energia potenziale gravitazionale è sperimentata da un oggetto quando l’altezza e la massa sono un fattore nel sistema. L’energia potenziale gravitazionale fa muovere gli oggetti l’uno verso l’altro. Se un oggetto viene sollevato a una certa distanza dalla superficie della Terra, la forza sperimentata è causata dal peso e dall’altezza.
Energia potenziale elettrica
L’energia potenziale elettrica è sperimentata da cariche sia diverse che uguali, mentre si respingono o si attraggono a vicenda. Le cariche possono essere positive (+) o negative (-), dove le cariche opposte si attraggono e quelle simili si respingono. Se due cariche fossero poste a una certa distanza l’una dall’altra, l’energia potenziale immagazzinata tra le cariche può essere calcolata da:
Energia potenziale elastica
L’energia potenziale elastica è sperimentata quando un materiale gommoso viene tirato via o spinto insieme. Una molla, per esempio, immagazzina energia potenziale elastica. La quantità di energia potenziale del materiale dipende dalla distanza tirata o spinta. Più lunga è la distanza spinta, maggiore è l’energia potenziale elastica che il materiale ha. Se un materiale viene tirato o spinto, l’energia potenziale può essere calcolata da:
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