Tako v fiziki kot v elektriki govorimo potencialna energija. Je ena od dveh glavnih vrst energije, ki je odgovorna za shranjevanje predmeta in je odvisna od njegovega položaja glede na druge predmete. Odvisno je tudi od obstoja polja sile znotraj njega in drugih dejavnikov. Potencialna energija se pogosto uporablja tako na področju fizike kot električne energije.
Zato bomo temu članku posvetili vse, kar morate vedeti o njem.
Glavne vrste energije
Čeprav se zdi vse to precej zapleteno za razumevanje, poglejmo, katere glavne vrste energije obstajajo.
- Kinetična energija: je tisti, ki je povezan z nečim v gibanju. Na primer, lopatice vetrnice imajo kinetično energijo, ko piha veter. Lahko se pretvori v električno energijo, če jo je treba uporabiti. Če želite izvedeti več o tej vrsti energije, si oglejte naš članek o Kinetična energija.
- Potencialna energija: Je tisti, ki je shranjen v objektu, ki poteče s svojega položaja glede na druge predmete. Na primer, žoga, ki je na višini, ima večjo potencialno energijo glede na nivo tal.
Poglejmo, kako ima lahko predmet energijo na ta dva načina. Da bi to naredili, si predstavljajmo topovsko kroglo. Ko topovska krogla še ni izstreljena, je vsa energija, ki jo ima, v obliki potencialne energije. Količina te energije je odvisna od nekaterih dejavnikov, kot je položaj glede na druge predmete. Pri izstrelitvi vsa ta energija postane kinetična, saj cev izstopi z veliko hitrostjo. Projektil shrani veliko količino kinetične energije, vendar manj potencialne. Ko zmanjšate hitrost, imate manj kinetične energije in ko se popolnoma ustavite, se vrne na potencialno energijo.
Primeri potencialne energije
Da bi vse to bolje razumeli, navedimo nekaj primerov. Pomislimo na žoge, ki se uporabljajo za rušenje zgradb. Ko je žoga popolnoma ustavljena in je ne uporabljate, ima shranjeno potencialno energijo. Ta energija prihaja od tam, kjer se nahaja glede na druge predmete. Ko se žoga začne premikati, se premakne kot nihalo, da trči v del zgradbe, ki ga želite porušiti. Pri gibanju žoga začne pridobivati kinetično energijo. Ko se premakne in zadene steno, ima spet potencialno energijo in manj kinetične energije.
Ko gremo z dvigovanjem žoge v višino shranjujemo vedno več potencialne energije. To je zato, ker zemeljska gravitacija privlači žogo s tem večjo silo, čim višje je. Če torej topovsko kroglo obesimo na višino treh nadstropij, bo imela veliko več energije kot krogla, visoka tri centimetre. Vse to je enostavno preveriti glede na učinke, ki jih imajo, ko jih spustimo istočasno. To je razlog, zakaj se pravi, da je količina potencialne energije predmeta odvisna od njegovega položaja ali sile, s katero nanj deluje gravitacija.
Vrste potencialne energije
Vemo, da lahko predmet shrani to vrsto energije in se lahko pretvori v druge vrste, odvisno od tega, kaj se zgodi pozneje. Poglejmo, katere vrste obstajajo:
- Gravitacijska potencialna energija: Je tista, ki jo ima predmet zaradi privlačnosti zemlje. Višji kot je, večjo količino ima. Ni edina, saj lahko gravitacijska energija interagira z drugim večjim predmetom.
- Kemijska potencialna energija: Je tisti, ki ima predmet shranjen glede na to, kako sta razporejena dva atoma in molekule. Vemo, da so lahko atomi in molekule različno razporejeni glede na stanje samega predmeta. Odvisno je tudi od njegove sestave. Molekule imajo določene kemične vezi in lahko povzročijo reakcijo ali pa tudi ne. Na primer, ko jemo, hrano pretvorimo v kemično energijo in nekatera živila bodo ustvarila več kalorij kot druga. Enako se zgodi z gorivi, kot je nafta, ki je sposobna shraniti veliko količino potencialne energije, da jo kasneje pretvori v elektriko in toploto.
- Potencialna električna energija: Je tisti, ki ga ima predmet glede na električni naboj. Lahko je elektrostatičen ali magneten. Vozilo lahko shrani nekaj elektrostatične potencialne energije in ob dotiku povzroči majhno razelektritev.
- Jedrska potencialna energija: To je tisto, kar je v delcih atomskega jedra. Združuje jih jedrska sila in ko razbijemo te zveze, povzročimo jedrsko cepitev in ustvarimo ogromno energije. To energijo črpamo iz radioaktivnih elementov, kot sta uran in plutonij.
Električnost in elastičnost
Obstaja tudi vrsta elastične potencialne energije, ki je povezana z lastnostjo elektrike snovi. Elastičnost je težnja, da se telo povrne v prvotno obliko, potem ko je bilo izpostavljeno deformacijskim silam. Te sile morajo biti večje od njegovega upora. Primer elastične energije je tista, ki jo ima vzmet, ko se raztegne. Ko se vrne v začetni položaj, ta sila ne deluje več.
Zelo jasen primer elastične potencialne energije sta lok in puščica. Prožnostna energija doseže največjo vrednost, ko se lok zategne z vlečenjem elastičnega vlakna. Ta napetost povzroči, da se les nekoliko upogne, vendar še vedno ni hitrosti, zato ni kinetične energije. Ko spustimo tetivo in puščica začne streljati, se prožnostna energija pretvori v kinetično.
Kot vemo, tudi v električni energiji uporabljamo ta koncept. In se lahko pretvori v druge oblike energije, kot so kinetična, svetlobna, toplotna itd. Vse te možnosti so podane kot rezultat vsestranskosti elektromagnetizma.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o potencialni energiji, njenih značilnostih in delovanju.