Energia potencjalna to zmagazynowana lub nagromadzona energia obiektu. Jest ona często przeciwstawiana energii kinetycznej.
W fizyce, energia potencjalna jest energią, którą obiekt posiada ze względu na swoje położenie w polu sił lub którą system posiada ze względu na sposób ułożenia jego części. Typowe rodzaje obejmują grawitacyjną energię potencjalną obiektu, która zależy od jego pozycji pionowej i masy, sprężystą energię potencjalną rozciągniętej sprężyny oraz elektryczną energię potencjalną ładunku w polu elektrycznym. Jednostką SI dla energii jest dżul (symbol J).
Energia potencjalna jest często związana z siłami przywracającymi, takimi jak sprężyna lub siła grawitacji. Akcja rozciągania sprężyny lub podnoszenia masy jest wykonywana przez siłę zewnętrzną, która działa przeciwko polu siłowemu potencjału. Praca ta jest przechowywana w polu siłowym, co jest określane jako energia potencjalna. Jeśli siła zewnętrzna zostanie usunięta, pole siłowe działa na ciało, aby wykonać pracę, ponieważ przesuwa ciało z powrotem do pozycji początkowej, zmniejszając rozciąganie sprężyny lub powodując upadek ciała. Kiedy to się dzieje, energia potencjalna zmienia się w energię kinetyczną. Całkowita energia pozostaje taka sama z powodu prawa zachowania energii.
Fizycy mówią, że energia potencjalna to różnica między energią obiektu w danym położeniu a jego energią w położeniu odniesienia.
Proste przykłady
Podnoszenie kamienia pod górę zwiększa jego energię potencjalną pod wpływem grawitacji. Rozciąganie gumowej taśmy zwiększa jej sprężystą energię potencjalną, która jest formą elektrycznej energii potencjalnej. Mieszanina paliwa i utleniacza ma chemiczną energię potencjalną, która jest inną formą elektrycznej energii potencjalnej. Baterie również mają chemiczną energię potencjalną.
Typy energii potencjalnej
Istnieją różne typy energii potencjalnej, każdy związany z określonym typem siły.
Grawitacyjna energia potencjalna
Grawitacyjna energia potencjalna jest doświadczana przez obiekt, gdy wysokość i masa są czynnikami w systemie. Grawitacyjna energia potencjalna powoduje, że obiekty poruszają się względem siebie. Jeśli obiekt jest podnoszony na pewną odległość od powierzchni Ziemi, doświadczana siła jest spowodowana przez ciężar i wysokość.
Elektryczna energia potencjalna
Elektryczna energia potencjalna jest doświadczana przez ładunki zarówno różne jak i podobne, ponieważ odpychają się lub przyciągają. Ładunki mogą być dodatnie (+) lub ujemne (-), gdzie ładunki przeciwne przyciągają się, a ładunki podobne odpychają. Jeśli dwa ładunki umieszczono w pewnej odległości od siebie, energię potencjalną zgromadzoną między ładunkami można obliczyć według następującego wzoru:
Elastyczna energia potencjalna
Elastyczna energia potencjalna jest odczuwana, gdy gumowaty materiał jest odciągany lub dociskany do siebie. Na przykład sprężyna przechowuje elastyczną energię potencjalną. Ilość energii potencjalnej, jaką posiada materiał, zależy od odległości, na jaką jest ciągnięty lub pchany. Im dłuższy dystans, tym większą energię potencjalną posiada materiał. Jeśli materiał jest ciągnięty lub pchany, energia potencjalna może być obliczona przez:
Powiązane strony
- Energia kinetyczna
Obrazy dla dzieci
-
Trebusz wykorzystuje grawitacyjną energię potencjalną (ang. energię potencjalną przeciwwagi do wyrzucania pocisków na odległość ponad dwustu metrów
-
Sprężyny służą do magazynowania sprężystej energii potencjalnej
-
Archeryzm jest jednym z najstarszych zastosowań sprężystej energii potencjalnej przez ludzkość
.
-
Siła grawitacji utrzymuje planety na orbicie wokół Słońca
-
Plazma utworzona wewnątrz kuli wypełnionej gazem
.