Potansiyel enerji
Potansiyel enerji, bir nesnenin depolanmış veya bastırılmış enerjisidir. Genellikle kinetik enerji ile karşılaştırılır.
Fizikte potansiyel enerji, bir nesnenin bir kuvvet alanındaki konumu nedeniyle sahip olduğu veya bir sistemin parçalarının düzenlenme şekli nedeniyle sahip olduğu enerjidir. Yaygın türleri arasında bir nesnenin dikey konumuna ve kütlesine bağlı olan yerçekimi potansiyel enerjisi, uzatılmış bir yayın elastik potansiyel enerjisi45045 ve bir elektrik alanındaki bir yükün elektrik potansiyel enerjisi yer alır. Enerji için SI birimi joule'dür (sembol J).
Potansiyel enerji genellikle bir yay veya yerçekimi kuvveti gibi geri yükleyici kuvvetlerle ilişkilendirilir. Yayı germe veya kütleyi kaldırma eylemi, potansiyelin kuvvet alanına karşı çalışan harici bir kuvvet tarafından gerçekleştirilir. Bu iş, potansiyel enerji olarak depolandığı söylenen kuvvet alanında depolanır. Dış kuvvet kaldırılırsa, kuvvet alanı cismi ilk konumuna geri götürürken işi gerçekleştirmek için cisme etki eder, yayın esnemesini azaltır veya cismin düşmesine neden olur. Bu gerçekleştiğinde, potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür. Toplam enerji, enerjinin korunumu yasası nedeniyle aynı kalır.
Fizikçiler potansiyel enerjinin, belirli bir konumdaki bir nesnenin enerjisi ile referans konumdaki enerjisi arasındaki fark olduğunu söylerler.
Basit örnekler
Bir kayayı yokuş yukarı çıkarmak, yerçekimi altındaki potansiyel enerjisini artırır. Bir lastik bandı germek, elektrik potansiyel enerjisinin bir biçimi olan elastik potansiyel enerjisini artırır. Bir yakıt ve bir oksidanın karışımı, elektrik potansiyel enerjisinin bir başka biçimi olan kimyasal potansiyel enerjiye sahiptir. Bataryalar da kimyasal potansiyel enerjiye sahiptir.
Potansiyel enerji türleri
Her biri belirli bir kuvvet türüyle ilişkili olan çeşitli potansiyel enerji türleri vardır.
Yerçekimi potansiyel enerjisi
Yerçekimi potansiyel enerjisi, yükseklik ve kütle sistemde bir faktör olduğunda bir nesne tarafından deneyimlenir. Yerçekimi potansiyel enerjisi nesnelerin birbirlerine doğru hareket etmesine neden olur. Bir cisim Dünya yüzeyinden belirli bir mesafeye kaldırılırsa, yaşanan kuvvet ağırlık ve yükseklikten kaynaklanır. İş, bir mesafe üzerindeki kuvvet olarak tanımlanır ve iş, enerji için başka bir kelimedir. Bir nesneyi kaldırdığınızda eklenen potansiyel enerji şudur:
U = F Δ h {\displaystyle U=F\Delta h} 
nerede
F {\displaystyle F}
yerçekimi kuvvetidir
Δ h {\displaystyle \Delta h}
yükseklikteki değişimdir
veya
U = m g h {\displaystyle U=mgh} 
Burada, g = 9,81 m / s 2 {\textstyle g=9,81\ \mathrm {m/s} ^{2}} 
yerçekiminden kaynaklanan ivmedir.
Bir nesne 1. konumdan 2. konuma düştüğünde yerçekimi potansiyel enerjisi tarafından yapılan toplam iş
Δ W = U 1 - U 2 {\displaystyle \Delta W=U_{1}-U_{2}} 
veya
Δ W = m g h 1 - m g h 2 {\displaystyle \Delta W=mgh_{1}-mgh_{2}} 
nerede
m {\displaystyle m}
nesnenin kütlesidir
h 1 {\displaystyle h_{1}}
ilk konumdur
h 2 {\displaystyle h_{2}}
ikinci konumdur
Elektrik potansiyel enerjisi
Elektrik potansiyel enerjisi, hem farklı hem de benzer yükler tarafından, birbirlerini iterken veya çekerken deneyimlenir. Yükler pozitif (+) ya da negatif (-) olabilir; zıt yükler birbirini çekerken benzer yükler birbirini iter. İki yük birbirinden belirli bir uzaklığa yerleştirilirse, yükler arasında depolanan potansiyel enerji şu şekilde hesaplanabilir:
U = k Q q r {\displaystyle U={\frac {kQq}{r}} 
nerede
k {\displaystyle k}
1/4πє'dir (hava veya vakum için 9 x 10 9 N m 2 / C 2 {\displaystyle 9x10^{9}Nm^{2}/C^{2}} 
)
Q {\displaystyle Q}
ilk yüktür
q {\displaystyle q}
ikinci yüktür
r {\displaystyle r}
aradaki mesafedir
Elastik potansiyel enerji
Elastik potansiyel enerji, kauçuksu bir malzeme çekildiğinde veya itildiğinde ortaya çıkar. Malzemenin sahip olduğu potansiyel enerji miktarı, çekilen veya itilen mesafeye bağlıdır. İtilen mesafe ne kadar uzun olursa, malzemenin sahip olduğu elastik potansiyel enerji de o kadar büyük olur. Bir malzeme çekilir veya itilirse, potansiyel enerji şu şekilde hesaplanabilir:
U = 1 2 k x 2 {\displaystyle U={\frac {1}{2}}kx^{2}} 
nerede
k {\displaystyle k} yay kuvveti sabitidir (malzemenin ne kadar iyi esnediği veya sıkıştığı)
x {\displaystyle x}
malzemenin orijinal konumundan hareket ettiği mesafedir
İlgili sayfalar
- Kinetik enerji
Sorular ve Yanıtlar
S: Potansiyel enerji nedir?
C: Potansiyel enerji, bir nesnenin depolanmış veya bastırılmış enerjisidir. Genellikle kinetik enerji ile karşılaştırılır ve bir nesnenin bir kuvvet alanındaki konumu nedeniyle sahip olduğu veya bir sistemin parçalarının düzenlenme şekli nedeniyle sahip olduğu enerjidir.
S: Bazı yaygın potansiyel enerji türleri nelerdir?
C: Yaygın potansiyel enerji türleri arasında yerçekimsel potansiyel enerji, elastik potansiyel enerji ve elektriksel potansiyel enerji yer alır.
S: Enerji ölçümü için SI birimi nedir?
C: Enerji ölçümü için SI birimi joule'dür (sembol J).
S: İş nasıl potansiyel enerji olarak depolanır?
C: İş, potansiyelin kuvvet alanına karşı çalışan harici bir kuvvet tarafından gerçekleştirildiğinde potansiyel olarak depolanır. Bu iş daha sonra kuvvet alanında potansiyel enerji olarak depolanır.
S: Potansiyel nasıl kinetik enerjiye dönüşür?
C: Belirli bir konumdaki kuvvet alanına karşı çalışan bir dış kuvvet ortadan kaldırıldığında, bu durum cismin ilk konumuna geri hareket etmesine, bir yaydaki gerilmenin azalmasına veya bir cismin düşmesine neden olur. Bu noktada, mevcut herhangi bir potansiyel kinetik enerjiye dönüşür ve toplam enerji miktarı Enerjinin Korunumu Yasası nedeniyle sabit kalır.
S: Fizikçiler Potansiyel Enerjiyi nasıl tanımlar?
C: Fizikçiler Potansiyel Enerjinin bir cismin verilen konumdaki ve referans konumdaki enerjileri arasındaki fark olarak tanımlanabileceğini söylerler.
