Potansiyel enerji

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.

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

• Kinetik enerji