Potencinė energija
Potencinė energija - tai sukaupta arba sukaupta objekto energija. Ji dažnai priešpriešinama kinetinei energijai.
Fizikoje potencinė energija - tai energija, kurią objektas turi dėl savo padėties jėgų lauke arba kurią sistema turi dėl to, kaip išdėstytos jos dalys. Dažniausiai pasitaikančios rūšys: objekto gravitacinė potencinė energija, kuri priklauso nuo jo vertikalios padėties ir masės, ištemptos spyruoklės tamprioji potencinė energija ir krūvio elektrinė potencinė energija elektriniame lauke. Energijos SI vienetas yra džauliukas (simbolis J).
Potencinė energija dažnai siejama su atstatomosiomis jėgomis, pavyzdžiui, spyruokle arba gravitacijos jėga. Spyruoklę ištempia arba masę pakelia išorinė jėga, veikianti prieš potencialo jėgų lauką. Šis darbas kaupiamas jėgų lauke, kuris, kaip sakoma, saugomas kaip potencinė energija. Jei išorinė jėga pašalinama, jėgos laukas veikia kūną, kad atliktų darbą, nes perkelia kūną atgal į pradinę padėtį, sumažina spyruoklės tempimą arba priverčia kūną kristi. Kai tai įvyksta, potencinė energija virsta kinetine energija. Bendroji energija išlieka ta pati, nes galioja energijos išsaugojimo dėsnis.
Fizikai sako, kad potencinė energija - tai skirtumas tarp objekto, esančio tam tikroje padėtyje, energijos ir jo energijos atskaitos padėtyje.
Paprasti pavyzdžiai
Akmenį keliant į kalną, padidėja jo potencinė gravitacijos energija. Tempiant gumą padidėja jos tamprumo potencinė energija, kuri yra tam tikra elektrinės potencinės energijos forma. Degalų ir oksidatoriaus mišinys turi cheminę potencinę energiją, kuri yra kita elektrinės potencinės energijos forma. Baterijos taip pat turi cheminę potencinę energiją.
Potencialios energijos rūšys
Yra įvairių potencialios energijos rūšių, kurių kiekviena susijusi su tam tikros rūšies jėga.
Gravitacinė potencinė energija
Gravitacinę potencinę energiją objektas patiria, kai sistemos veiksnys yra aukštis ir masė. Gravitacinė potencinė energija verčia objektus judėti vienas kito link. Jei objektas pakeliamas tam tikru atstumu nuo Žemės paviršiaus, patiriamą jėgą sukelia svoris ir aukštis. Darbas apibrėžiamas kaip jėga, veikianti tam tikrą atstumą, o darbas yra kitas žodis energijai reikšti. Pakėlus objektą pridedama potencialioji energija:
U = F Δ h {\displaystyle U=F\Delta h} 
kur
F {\displaystyle F}
yra gravitacijos jėga
Δ h {\displaystyle \Delta h}
yra aukščio pokytis
arba
U = m g h {\displaystyle U=mgh} 
Čia g = 9,81 m/s 2 {\teksto stilius g=9,81\ \mathrm {m/s} ^{2}}
yra gravitacijos pagreitis.
Bendras darbas, kurį atlieka gravitacinė potencinė energija, kai objektas krenta iš padėties 1 į padėtį 2, yra:
Δ W = U 1 - U 2 {\displaystyle \Delta W=U_{1}-U_{2}} 
arba
Δ W = m g h 1 - m g h 2 {\displaystyle \Delta W=mgh_{1}-mgh_{2}} 
kur
m {\displaystyle m}
yra objekto masė
h 1 {\displaystyle h_{1}}
yra pirmoji pozicija
h 2 {\displaystyle h_{2}}
yra antroji pozicija
Elektrinė potencinė energija
Elektrinę potencinę energiją patiria tiek skirtingi, tiek panašūs krūviai, nes jie vienas kitą atstumia arba traukia. Krūviai gali būti teigiami (+) arba neigiami (-), kai priešingi krūviai traukia, o panašūs - atstumia. Jei du krūviai būtų išdėstyti tam tikru atstumu vienas nuo kito, tarp jų sukauptą potencinę energiją galima apskaičiuoti taip:
U = k Q q q r {\displaystyle U={\frac {kQq}{r}}} 
kur
k {\displaystyle k}
yra 1/4πє (orui arba vakuumui jis yra 9 x 10 9 N m 2 / C 2 {\displaystyle 9x10^{9}Nm^{2}/C^{2}}. 
)
Q {\displaystyle Q}
yra pirmasis krūvis
q {\displaystyle q}
yra antrasis krūvis
r {\displaystyle r}
yra atstumas tarp jų
Tamprumo potencinė energija
Tamprumo potencinė energija patiriama, kai guminė medžiaga atitraukiama arba stumiama. Medžiagos potencinės energijos kiekis priklauso nuo traukiamo ar stumiamo atstumo. Kuo ilgesnis atstumas stumiamas, tuo didesnę tampriąją potencinę energiją medžiaga turi. Jei medžiaga traukiama arba stumiama, potencinę energiją galima apskaičiuoti:
U = 1 2 k x 2 {\displaystyle U={\frac {1}{2}}kx^{2}} 
kur
k {\displaystyle k} - spyruoklės jėgos konstanta (kaip gerai medžiaga išsitempia arba susispaudžia)
x {\displaystyle x}
- atstumas, kuriuo medžiaga pasislinko nuo pradinės padėties
Susiję puslapiai
- Kinetinė energija
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas yra potencinė energija?
A: Potencinė energija - tai sukaupta arba sukaupta objekto energija. Ji dažnai priešpriešinama kinetinei energijai ir yra energija, kurią objektas turi dėl savo padėties jėgų lauke arba kurią sistema turi dėl to, kaip išdėstytos jos dalys.
K: Kokios yra kelios dažniausiai pasitaikančios potencinės energijos rūšys?
A: Dažniausiai pasitaikančios potencinės energijos rūšys yra gravitacinė potencinė energija, tamprumo potencinė energija ir elektrinė potencinė energija.
K: Koks yra SI vienetas energijai matuoti?
A.: SI energijos matavimo vienetas yra džauliukas (simbolis J).
K: Kaip darbas saugomas kaip potencinė energija?
A: Darbas saugomas kaip potencinė energija, kai jį atlieka išorinė jėga, veikianti prieš potencialo jėgos lauką. Šis darbas saugomas jėgos lauke kaip potencinė energija.
K: Kaip potencialas virsta kinetine energija?
A: Kai pašalinama išorinė jėga, veikusi prieš tam tikros padėties jėgų lauką, priverčia kūną judėti atgal į pradinę padėtį, sumažina spyruoklės tempimą arba priverčia kūną kristi. Tuo metu bet koks esamas potencialas virsta kinetiniu, o bendras energijos kiekis išlieka pastovus dėl energijos išsaugojimo dėsnio.
Klausimas: Kaip fizikai apibrėžia potencinę energiją?
A: Fizikai sako, kad potencinę energiją galima apibrėžti kaip skirtumą tarp objekto energijos tam tikroje padėtyje ir atskaitos padėtyje.
