Tartalom
- Lehetséges energiaképlet a Föld gravitációs mezőjéhez
- Rugalmas potenciális energia
- Elektromos potenciál vagy feszültség
A potenciális energia úgy hangzik, mint annak egyszerű energiája, amely még nem vált aktualizálódottnak, és erre gondolva elkísérheti azt hinni, hogy nem valódi. Álljon biztonságosan felfüggesztett 30 láb a föld felett, de véleménye változhat. A széfnek van potenciális energiája a gravitációs erő miatt, és ha valaki levágná azt a kötéllel, amely azt tartja, akkor ez az energia kinetikus energiává válik, és mire a biztonságos eléri, akkor elegendő "aktualizált" energia lesz ahhoz, hogy megosztó fejfájás.
A potenciális energia jobb meghatározása a tárolt energia, és az energia tárolása "munkát" igényel. A fizika határozza meg a munka specifikációját - a munkát akkor kell elvégezni, amikor egy erő egy tárgyat távolról mozgat. A munka az energiával kapcsolatos. Mérése džaulokban az SI rendszerben. Ezek szintén potenciális és kinetikus energia egységek. Ahhoz, hogy a munkát potenciális energiává alakítsák, egy adott típusú erővel szemben kell fellépnie, és ezeknek több. Az erő lehet gravitáció, rugó vagy elektromos mező. Az erő tulajdonságai meghatározzák a tárolt potenciális energia mennyiségét azáltal, hogy ellene munkát végeznek.
Lehetséges energiaképlet a Föld gravitációs mezőjéhez
A gravitáció úgy működik, hogy két test vonzza egymást, de a Földön minden olyan kicsi, mint maga a bolygó, csak a Föld gravitációs tere jelentős. Ha felemel egy testet (m) a talaj fölött ez a test erőt érez, amely hajlamos arra, hogy felgyorsuljon a föld felé. Az erő nagysága (F), a Newton 2. törvényéből származik F = mg, ahol g a gravitáció által okozott gyorsulás, amely állandó a Földön.
Tegyük fel, hogy felemeli a testet h. Az ennek elvégzéséhez szükséges erő erő: távolság, vagy MGH. Ezt a munkát potenciális energiaként tárolják, tehát a Föld gravitációs mezőjének potenciális energia egyenlete egyszerűen:
Gravitációs potenciális energia = MGH
Rugalmas potenciális energia
Rugók, gumiszalagok és más rugalmas anyagok energiát tárolhatnak, ami lényegében az, amit csinálsz, amikor egy íjat visszahúzsz egy nyíl felvétele előtt. Ha egy rugót feszít vagy összeprésel, akkor egy ellenkező erőt gyakorol, amely visszaállítja a rugót az egyensúlyi helyzetbe. Az erő nagysága arányos azzal a távolsággal, amelyet meghúz vagy összehúz (x). Az arányosság állandó (k) jellemző a tavaszra. A Hookes törvény szerint F = −kx. A mínuszjel azt jelzi, hogy a rugó helyreállítja az erőt, amely ellentétes irányban működik, mint a rugó nyújtása vagy összenyomása.
Az elasztikus anyagban tárolt potenciális energia kiszámításához fel kell ismernie, hogy az erő nagyobb, mint x növeli. Egy végtelen távolságnál azonban F állandó. Összeadva az összes végtelen távolságot a 0 (egyensúly) és a végső kiterjesztés vagy kompresszió között x, kiszámolhatja az elvégzett munkát és a tárolt energiát. Ez az összegzési folyamat egy matematikai technika, amelyet integrációnak hívnak. Ezzel előállítja a rugalmas anyag potenciális energia formulait:
Potenciális energia = kx2/2
ahol x a kiterjesztés és k a rugóállandó.
Elektromos potenciál vagy feszültség
Fontolja meg a pozitív töltés mozgatását q egy nagyobb pozitív töltés által generált elektromos mezőben Q. Az elektromos taszító erők miatt a kisebb töltés közelebb a nagyobbhoz közelebb kerül. A Coulombsi törvény szerint a vádak közötti erő bármikor fennáll kqQ/r2, ahol r a távolság közöttük. Ebben az esetben, k Coulombs állandó, nem pedig a rugó állandó. A fizikusok mindkettőt jelölik k. A potenciális energiát úgy számítja ki, hogy figyelembe veszi a mozgáshoz szükséges munkát q végtelenül messze Q a távolságig r. Ez megadja az elektromos potenciál energia egyenletét:
Elektromos potenciális energia = kqQ/r
Az elektromos potenciál kissé eltér. Az egy töltésenként tárolt energiamennyiség és feszültségének mértéke voltban (džaulokban / coulombban). A töltés által generált elektromos potenciál vagy feszültség egyenlete Q távolról r jelentése:
Elektromos potenciál = KQ/r