Потенциальная энергия – это энергия, которую объект имеет из-за своего положения относительно других объектов. Он называется потенциальным , потому что у него есть потенциал для преобразования в другие формы энергии, такие как кинетическая энергия. Потенциальная энергия обычно определяется в уравнениях заглавной буквой U или иногда PE.
Потенциальная энергия может также относиться к другим формам накопленной энергии, таким как энергия от чистого электрического заряда, химических связей или внутренних напряжений.
Примеры потенциальной энергии
Шар, покоящийся на вершине Стол имеет потенциальную энергию, называемую потенциальной гравитационной энергией, потому что она исходит от положения шара в гравитационном поле. Чем массивнее объект, тем больше его гравитационная потенциальная энергия.
Натянутый лук и сжатая пружина также обладают потенциальной энергией. Это упругая потенциальная энергия, возникающая в результате растяжения или сжатия объекта. Для эластичных материалов увеличение степени растяжения увеличивает количество запасенной энергии. Пружины обладают энергией при растяжении или сжатии.
Химические связи также могут иметь потенциальную энергию, полученную от электронов, приближающихся или отдаляющихся от атомов. В электрической системе потенциальная энергия выражается как напряжение.
Уравнения потенциальной энергии
Если вы поднимаете гирю м на h метров, его потенциальная энергия будет mgh , где g – ускорение из-за силы тяжести: PE = mgh.
Для пружины потенциальная энергия рассчитывается на основе закона Гука, где сила пропорциональна длине растяжения или сжатие (x) и жесткость пружины (k): F = kx.
Таким образом, уравнение для упругой потенциальной энергии имеет вид PE = 0,5kx 2