Potenciální energie

Vynášení kamene do kopce zvyšuje jeho gravitační potenciální energii. Natahování gumičky zvyšuje její elastickou potenciální energii, což je forma elektrické potenciální energie. Směs paliva a okysličovadla má chemickou potenciální energii, což je další forma elektrické potenciální energie. Také baterie mají chemickou potenciální energii.

Existují různé druhy potenciální energie, z nichž každá je spojena s určitým typem síly.

Gravitační potenciální energie

Gravitační potenciální energie se projevuje u objektu, pokud je v soustavě rozhodující výška a hmotnost. Gravitační potenciální energie způsobuje, že se objekty pohybují směrem k sobě. Pokud je předmět zvednut do určité vzdálenosti od povrchu od Země, je působící síla způsobena hmotností a výškou. Práce je definována jako síla na určitou vzdálenost a práce je jiný výraz pro energii. Potenciální energie přidaná při zvedání předmětu je:

U = F Δ h {\displaystyle U=F\Delta h}

kde

F {\displaystyle F} je gravitační síla

Δ h {\displaystyle \Delta h}je změna výšky

nebo

U = m g h {\displaystyle U=mgh}

Zde je g = 9,81 m/s 2 {\textstyle g=9,81\ \mathrm {m/s}. ^{2}}je gravitační zrychlení.

Celková práce vykonaná gravitační potenciální energií při pádu předmětu z polohy 1 do polohy 2 je:

Δ W = U 1 - U 2 {\displaystyle \Delta W=U_{1}-U_{2}}

nebo

Δ W = m g h 1 - m g h 2 {\displaystyle \Delta W=mgh_{1}-mgh_{2}}

kde

m {\displaystyle m} je hmotnost objektu

h 1 {\displaystyle h_{1}}je první pozice

h 2 {\displaystyle h_{2}}je druhá pozice

Elektrická potenciální energie

Elektrická potenciální energie se projevuje u různých i stejných nábojů tím, že se odpuzují nebo přitahují. Náboje mohou být buď kladné (+), nebo záporné (-), přičemž opačné náboje se přitahují a podobné odpuzují. Pokud by byly dva náboje umístěny v určité vzdálenosti od sebe, lze potenciální energii uloženou mezi náboji vypočítat podle následujícího vzorce:

U = k Q q r {\displaystyle U={\frac {kQq}{r}}}

kde

k {\displaystyle k} je 1/4πє (pro vzduch nebo vakuum je to 9 x 10 9 N m 2 / C 2 {\displaystyle 9x10^{9}Nm^{2}/C^{2}}. )

Q {\displaystyle Q}je první náboj

q {\displaystyle q}je druhý náboj

r {\displaystyle r} je vzdálenost od sebe

Pružná potenciální energie

Pružná potenciální energie se projevuje, když se gumový materiál odtahuje nebo tlačí k sobě. Velikost potenciální energie, kterou materiál má, závisí na vzdálenosti, na kterou je tažen nebo tlačen. Čím delší je tlačená vzdálenost, tím větší elastickou potenciální energii materiál má. Pokud je materiál tažen nebo tlačen, lze potenciální energii vypočítat:

U = 1 2 k x 2 {\displaystyle U={\frac {1}{2}}kx^{2}}

kde

k {\displaystyle k} je konstanta síly pružiny (jak moc se materiál roztahuje nebo stlačuje).

x {\displaystyle x} je vzdálenost, o kterou se materiál posunul od své původní polohy.

• Kinetická energie