Tiek fizikoje, tiek elektroje mes kalbame potencinė energija. Tai yra viena iš dviejų pagrindinių energijos rūšių ir būtent tai, kas yra atsakinga už objekto saugojimą, ir tai priklauso nuo jo padėties kitų objektų atžvilgiu. Tai taip pat priklauso nuo jėgos lauko egzistavimo jame ir kitų veiksnių. Potenciali energija plačiai naudojama tiek fizikos, tiek elektros srityje.
Todėl mes skirsime šį straipsnį, kad pasakytume viską, ką reikia žinoti apie jį.
Pagrindinės energijos rūšys
Nors visa tai suprasti atrodo gana sudėtinga, pažiūrėkime, kokie yra pagrindiniai egzistuojančios energijos tipai.
- Kinetinė energija: yra susijęs kažkas judesyje. Pavyzdžiui, pučiant vėjui, malūno mentės turi kinetinę energiją. Jį galima paversti elektra, jei jie bus naudojami.
- Potencinė energija: Jis saugomas siekiant įveikti savo padėtį kitų objektų atžvilgiu. Pavyzdžiui, aukštai stovintis rutulys turi didesnę potencialią energiją žemės lygio atžvilgiu.
Mes pamatysime, kaip objektas gali turėti energijos šiais dviem būdais. Norėdami tai padaryti, įsivaizduokime patrankos sviedinį. Kai patrankos sviedinys dar neiššauna, visa jo turima energija yra potencialios energijos pavidalu. Šios energijos kiekis priklauso nuo kai kurių veiksnių, tokių kaip padėtis kitų objektų atžvilgiu. Kai šaudoma, visa ši energija tampa kinetika, nes statinė užgęsta dideliu greičiu. Sviedinys kaupia daug kinetinės energijos, bet mažiau nei potencialą. Kai sulėtinate greitį, jie turi mažiau kinetinės energijos, o kai jie visiškai sustoja, jie grįžta į potencialią energiją.
Potencialios energijos pavyzdžiai
Siekdami geriau suprasti visa tai, pateiksime keletą pavyzdžių. Pagalvokime apie kamuolius, kurie naudojami grioviant pastatus. Kai rutulys yra visiškai sustabdytas ir nenaudojamas, jis turi potencialios energijos. Ši energija ateina iš ten, kur ji yra kitų objektų atžvilgiu. Kai kamuolys pradeda judėti, jis juda kaip švytuoklė, kad atsitrenktų į nugriautiną pastato dalį. Būtent judesio metu rutulys pradeda turėti kinetinę energiją. Kai jis juda ir atsitrenkia į sieną, jis vėl turi potencialios energijos ir mažiau kinetinės energijos.
Kaip mes einame pakeldami kamuolį aukštyje, mes kaupiame vis daugiau potencialios energijos. Taip yra todėl, kad Žemės trauka traukia rutulį didesne jėga, tuo didesnis jis yra. Todėl, jei patrankos sviedinys bus pakabintas trijų aukštų aukštyje, jis turės daug daugiau energijos nei tas, kuris yra trijų centimetrų aukščio. Visa tai lengva pastebėti, atsižvelgiant į efektus, kuriuos jie sukelia tuo pačiu metu atsisakę. Tai yra priežastis, kodėl sakoma, kad objekto potencialios energijos kiekis priklauso nuo jo padėties arba nuo jėgos, kurią jam daro gravitacija.
Potencialios energijos rūšys
Mes žinome, kad objektas gali kaupti tokio tipo energiją ir gali būti paverstas kitais tipais, atsižvelgiant į tai, kas bus toliau. Pažiūrėkime, kokie yra skirtingi tipai:
- Gravitacinė potencialo energija: Tai tas, kuris turi objektą dėl žemės traukos. Kuo aukščiau esi, tuo daugiau turi. Tai nėra vienintelis, nes gravitacinė energija gali sąveikauti su kitu didesniu objektu.
- Cheminė potenciali energija: Tai yra tas, kuriame objektas yra saugomas pagal tai, kaip išsidėstę du atomai ir molekulės. Mes žinome, kad atomai ir molekulės gali būti išdėstyti skirtingai, atsižvelgiant į paties objekto būseną. Tai priklauso ir nuo jo sudėties. Molekulės turi tam tikrus cheminius ryšius ir gali sukelti reakciją arba jos nesukelti. Pavyzdžiui, valgydami maistą paverčiame chemine energija, o kai kurie maisto produktai generuos daugiau kalorijų nei kiti. Tas pats pasakytina ir apie degalus, tokius kaip nafta, kuris sugeba sukaupti daug potencialios energijos, kad vėliau jas paverstų elektra ir šiluma.
- Elektros potencialo energija: Tai yra objektas, priklausantis nuo elektros krūvio. Jis gali būti elektrostatinis arba magnetinis. Transporto priemonė gali kaupti tam tikrą elektrostatinio potencialo energiją, ir ji buvo nedidelė iškrova palietus.
- Branduolio potencialo energija: Tai yra tai, kas yra atomo branduolio dalelėse. Juos sieja branduolinė jėga, o nutraukę šias sąjungas mes sukeliame branduolio dalijimąsi ir mes sukuriame didžiulę energiją. Šią energiją gauname iš radioaktyvių elementų, tokių kaip uranas ir plutonis.
Elektra ir elastingumas
Taip pat yra tam tikros rūšies elastinė potenciali energija, susijusi su materijos elektrine savybe. Elastingumas yra polinkis atgauti pradinę kūno formą po to, kai jį veikia deformuojančios jėgos. Šios jėgos turi būti didesnės už jūsų pasipriešinimą. Elastinės energijos pavyzdys yra spyruoklė, kai ji yra ištempta. Grįžus į pradinę padėtį ši jėga nebetaikoma.
Labai aiškus elastingos potencialios energijos pavyzdys yra lankas ir strėlė. Elastinė energija pasiekia didžiausią vertę, nes manoma, kad lankas traukia tamprų pluoštą. Dėl šios įtampos mediena šiek tiek lenkiasi, tačiau vis tiek nėra greičio, todėl nėra kinetinės energijos. Kai atleidžiame virvelę ir rodyklė pradeda šaudyti, elastinė energija paverčiama kinetine energija.
Kaip žinome, elektros srityje taip pat taikome šią sąvoką. Ir jis gali būti transformuojamas į kitas energijos formas, tokias kaip kinetinė, šviesos, šiluminė ir kt. Visos šios galimybės atsiranda dėl elektromagnetizmo universalumo.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galite sužinoti daugiau apie potencialią energiją, jos charakteristikas ir kaip ji veikia.