Mind a fizikában, mind az elektromosságban beszélünk helyzeti energia. Ez a két fő energiatípus egyike, és ez felelős a tárgy tárolásáért, és ez függ a többi tárgyhoz viszonyított helyzetétől. Ez függ a benne lévő erőtér létezésétől és egyéb tényezőktől is. A potenciális energiát széles körben használják mind a fizika, mind az elektromosság területén.
Ezért ezt a cikket dedikáljuk, hogy elmondhassunk mindent, amit tudnia kell róla.
Fő energiafajták
Bár mindezek megértése meglehetősen bonyolultnak tűnik, nézzük meg, melyek a létező energia fő típusai.
- Kinetikus energia: a társított valami mozgásban van-e. Például egy szélmalom pengéinek kinetikus energiája van, amikor a szél fúj. Használatuk esetén képes villamos energiává átalakítani.
- Helyzeti energia: Ezt tárolják annak érdekében, hogy legyőzzék helyzetét más tárgyakkal szemben. Például egy magasan álló labda potenciális energiája nagyobb a talajszinthez képest.
Meg fogjuk nézni, hogyan lehet egy tárgynak energiája ezen a két módon. Ehhez képzeljünk el egy ágyúgolyót. Amikor az ágyúgolyó még nem lőtt, az összes energiája potenciális energia formájában van. Ennek az energiának a mennyisége függ bizonyos tényezőktől, például a többi tárgyhoz viszonyított pozíciótól. Lőve ez az energia kinetikussá válik, mivel a fegyver nagy sebességgel kialszik. A lövedék nagy mennyiségű mozgási energiát tárol el, de kevesebbet, mint potenciál. Ahogy lassulnak, kevesebb mozgási energiájuk van, és amikor teljesen leállnak, visszatérnek a potenciális energiához.
Példák a potenciális energiára
Mindezek jobb megértése érdekében bemutatunk néhány példát. Gondoljunk csak azokra a golyókra, amelyeket az épületek lebontására használnak. Ha a labda teljesen leáll, és nem használják, akkor potenciális energiát tárol. Ez az energia onnan származik, ahol más tárgyakhoz viszonyítva van. Amikor a labda mozogni kezd, ingaként mozog, hogy eltalálja a lebontandó épületrészt. A mozgás hatására a labda kinetikus energiával rendelkezik. Amikor elmozdul és a falnak ütközik, ismét van potenciális energiája és kevesebb a mozgási energiája.
Ahogy megyünk a gömb magasságba emelésével egyre több potenciális energiát tárolunk. A Föld gravitációja ugyanis annál nagyobb erővel vonzza a labdát. Ezért, ha az ágyúgolyót három emelet magasságában függesztik fel, akkor sokkal több energiája lesz, mint egy három centiméter magasnak. Mindez könnyen észrevehető, tekintettel azokra a hatásokra, amelyek egyszerre esnek el. Ez az oka annak, hogy azt mondják, hogy egy tárgy potenciális energiájának mennyisége függ a helyzetétől vagy a gravitáció által rá kifejtett erőtől.
A potenciális energia típusai
Tudjuk, hogy egy objektum képes tárolni ezt a fajta energiát, és más típusokká alakítható attól függően, hogy mi következik ezután. Nézzük meg, melyek a különböző típusok:
- Gravitációs potenciális energia: A föld vonzereje miatt van tárgya. Minél magasabb vagy, annál több van. Nem ez az egyetlen, mivel a gravitációs energia kölcsönhatásba léphet egy másik nagyobb tárggyal.
- Kémiai potenciális energia: Az az objektum van tárolva, amely szerint két atom és molekula elrendeződik. Tudjuk, hogy az atomok és a molekulák különböző módon rendezhetők, a tárgy állapotától függően. Összetételétől is függ. A molekulák bizonyos kémiai kötésekkel rendelkeznek, és reakciót is okozhatnak, vagy nem. Például, ha eszünk, az ételt kémiai energiává alakítjuk, és egyes ételek több kalóriát termelnek, mint mások. Ugyanez történik az olyan tüzelőanyagokkal, mint az olaj, amely képes nagy mennyiségű potenciális energia tárolására, hogy később villamos energiává és hővé alakuljon át.
- Elektromos potenciálenergia: Olyan, amelynek az elektromos töltéstől függően van tárgya. Lehet elektrosztatikus vagy mágneses. Egy jármű bizonyos elektrosztatikus potenciális energiát képes tárolni, és megérintésekor kis kisütés volt.
- Nukleáris energia: Ez van az atommag részecskéiben. A nukleáris erő egyesíti őket, és amikor megszakítjuk ezeket az uniókat, maghasadást okozunk, és hatalmas energiát hozunk létre. Ezt az energiát olyan radioaktív elemekből nyerjük ki, mint az urán és a plutónium.
Villamos energia és rugalmasság
Van egyfajta rugalmas potenciális energia is, amely az anyag villamos tulajdonságával függ össze. A rugalmasság az a hajlam, hogy a test eredeti alakját helyreállítsák, miután deformáló erőknek vannak kitéve. Ezeknek az erőknek nagyobbaknak kell lenniük, mint az ellenállás. A rugalmas energiára példa a rugóé, amikor feszített. Visszatérve a kiinduló helyzetbe, ez az erő már nem érvényesül.
A rugalmas potenciális energia nagyon világos példája az íj és a nyíl. A rugalmas energia akkor éri el a maximális értéket, amikor az ívre gondolnak, miközben meghúzza a rugalmas szálat. Ez a feszültség miatt a fa enyhén meghajlik, de még mindig nincs sebesség, ezért nincs kinetikus energia. Amikor elengedjük a húrt, és a nyíl lőni kezd, a rugalmas energia kinetikus energiává alakul.
Mint tudjuk, a villamos energiában is ezt a koncepciót alkalmazzuk. És átalakulhat más energiákká, például kinetikus, fény, termikus stb. Mindezek a lehetőségek az elektromágnesesség sokoldalúságának eredményeként adódnak meg.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat a potenciális energiáról, annak jellemzőiről és működéséről.