Potentiële energie is de opgeslagen of uitgeputte energie van een voorwerp. Zij staat vaak in contrast met kinetische energie.
In de natuurkunde is potentiële energie de energie die een voorwerp bezit als gevolg van zijn positie in een krachtveld of die een systeem bezit als gevolg van de wijze waarop zijn onderdelen zijn gerangschikt. Veel voorkomende soorten zijn de gravitatiepotentiaal van een voorwerp die afhangt van zijn verticale positie en massa, de elastische potentiaal van een uitgetrokken veer, en de elektrische potentiaal van een lading in een elektrisch veld. De SI-eenheid voor energie is de joule (symbool J).
Potentiële energie wordt vaak in verband gebracht met herstellende krachten, zoals een veer of de zwaartekracht. De actie van het uitrekken van de veer of het opheffen van de massa wordt uitgevoerd door een externe kracht die tegen het krachtveld van de potentiaal in werkt. Deze arbeid wordt opgeslagen in het krachtveld, waarvan wordt gezegd dat het is opgeslagen als potentiële energie. Als de externe kracht wordt weggenomen, werkt het krachtveld op het lichaam in om de arbeid te verrichten terwijl het het lichaam terug naar de beginpositie beweegt, waardoor de rek van de veer afneemt of een lichaam valt. Wanneer dit gebeurt, verandert de potentiële energie in kinetische energie. De totale energie blijft gelijk vanwege de wet van behoud van energie.
Fysici zeggen dat potentiële energie het verschil is tussen de energie van een voorwerp in een bepaalde positie en zijn energie in een referentiepositie.
Eenvoudige voorbeelden
Het bergopwaarts brengen van een rotsblok verhoogt zijn potentiële energie onder zwaartekracht. Door een elastiekje uit te rekken neemt de elastische potentiële energie toe, een vorm van elektrische potentiële energie. Een mengsel van een brandstof en een oxidant heeft een chemische potentiële energie, wat een andere vorm van elektrische potentiële energie is. Ook batterijen hebben chemische potentiële energie.
Typen potentiële energie
Er zijn verschillende typen potentiële energie, elk geassocieerd met een bepaald type kracht.
Gravitationele potentiële energie
Gravitationele potentiële energie wordt ervaren door een voorwerp wanneer hoogte en massa een factor is in het systeem. Gravitationele potentiële energie zorgt ervoor dat voorwerpen naar elkaar toe bewegen. Als een voorwerp op een bepaalde afstand van het aardoppervlak wordt opgetild, wordt de ervaren kracht veroorzaakt door gewicht en hoogte.
Elektrische potentiële energie
Elektrische potentiële energie wordt ervaren door ladingen die zowel verschillend als gelijk zijn, als zij elkaar afstoten of aantrekken. Ladingen kunnen positief (+) of negatief (-) zijn, waarbij tegengestelde ladingen elkaar aantrekken en gelijke ladingen elkaar afstoten. Als twee ladingen op een bepaalde afstand van elkaar worden geplaatst, kan de tussen de ladingen opgeslagen potentiële energie worden berekend door:
Elastische potentiële energie
Elastische potentiële energie wordt ervaren wanneer een rubberachtig materiaal wordt weggetrokken of samengedrukt. Een veer bijvoorbeeld slaat elastische potentiële energie op. De hoeveelheid potentiële energie die het materiaal heeft, hangt af van de afstand die getrokken of geduwd wordt. Hoe langer de geduwde afstand, hoe groter de elastische potentiële energie die het materiaal heeft. Als aan een materiaal wordt getrokken of geduwd, kan de potentiële energie worden berekend door:
Gerelateerde pagina’s
- Kinetische energie
Images for kids
-
Een trebuchet gebruikt de gravitationele potentiële energie van het contragewicht om projectielen over tweehonderd meter te werpen
-
Springs worden gebruikt voor het opslaan van elastische potentiële energie
-
Archery is een van de oudste toepassingen van de mensheid van elastische potentiële energie
-
Gravitationele kracht houdt de planeten in een baan rond de zon
-
Plasma gevormd binnen een met gas gevulde bol