Potenzielle Energie

Potenzielle Energie

Was ist potentielle Energie?

Potenzielle Energie ist die gespeicherte Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Position oder seines Zustands hat. Ein Fahrrad auf einem Hügel, ein Buch über dem Kopf und eine gespannte Feder haben alle potentielle Energie.

Wie man potentielle Energie misst

Die Standardeinheit zur Messung der potentiellen Energie ist das Joule, das mit 'J' abgekürzt wird.

Wie unterscheidet es sich von kinetischer Energie?

Potenzielle Energie ist gespeicherte Energie, während kinetische Energie die Bewegungsenergie ist. Wenn potentielle Energie verwendet wird, wird sie in kinetische Energie umgewandelt. Sie können sich potentielle Energie als kinetische Energie vorstellen, die darauf wartet, geschehen zu können.

Der grüne Ball hat potentielle Energie fällig
zu seiner Höhe. Der lila Ball ist kinetisch
Energie aufgrund seiner Geschwindigkeit.
Ein Auto auf einem Hügel

Wir können potentielle und kinetische Energie vergleichen, indem wir ein Auto auf einem Hügel betrachten. Wenn sich das Auto oben auf dem Hügel befindet, hat es die größte potentielle Energie. Wenn es still sitzt, hat es keine kinetische Energie. Wenn das Auto den Hügel hinunter rollt, verliert es potentielle Energie, gewinnt aber kinetische Energie. Die potentielle Energie der Position des Autos auf der Spitze des Hügels wird in kinetische Energie umgewandelt.

Gravitationspotentialenergie

Eine Art potentieller Energie kommt von der Schwerkraft der Erde. Dies wird als Gravitationspotentialenergie (GPE) bezeichnet. Die potentielle Gravitationsenergie ist die Energie, die in einem Objekt basierend auf seiner Höhe und Masse gespeichert ist. Zur Berechnung der Energie des Gravitationspotentials verwenden wir die folgende Gleichung:

GPE = Masse * g * Höhe
GPE = m * g * h
Wobei 'g' die Standardbeschleunigung der Schwerkraft ist, die 9,8 m / s entspricht^zwei. Die Höhe wird basierend auf der Höhe bestimmt, in die das Objekt möglicherweise fallen könnte. Die Höhe kann der Abstand über dem Boden oder vielleicht der Labortisch sein, an dem wir arbeiten.

Beispielprobleme:

Was ist die potentielle Energie eines 2 kg schweren Felsens, der auf einer 10 Meter hohen Klippe sitzt?

GPE = Masse * g * Höhe
GPE = 2 kg * 9,8 m / s^zwei* 10 m
GPE = 196 J.

Potenzielle Energie und Arbeit

Die potentielle Energie entspricht dem Arbeitsaufwand, der erforderlich ist, um ein Objekt in seine Position zu bringen. Zum Beispiel, wenn Sie ein Buch vom Boden heben und auf einen Tisch legen. Die potenzielle Energie des Buches auf dem Tisch entspricht dem Arbeitsaufwand, der erforderlich war, um das Buch vom Boden auf den Tisch zu bringen.

Andere Arten potentieller Energie

• Elastisch - Elastische potentielle Energie wird gespeichert, wenn sich Materialien dehnen oder komprimieren. Beispiele für elastische potentielle Energie umfassen Federn, Gummibänder und Schleudern.
• Elektrisch - Elektrische potentielle Energie ist die Fähigkeit, Arbeiten basierend auf dem Objekt auszuführen elektrische Ladung .
• Kern - Die potentielle Energie der Teilchen in einem Atom.
• Chemikalie - Chemische potentielle Energie ist die Energie, die aufgrund ihrer Eigenschaften in Substanzen gespeichert wird chemische Bindungen . Ein Beispiel hierfür ist die in Benzin für ein Auto gespeicherte Energie.

Interessante Fakten über potentielle Energie

• Der schottische Wissenschaftler William Rankine prägte den Begriff potenzielle Energie erstmals im 19. Jahrhundert.
• Die Gleichung zur Berechnung der potentiellen Energie einer Feder lautet PE = 1/2 * k * x^zweiDabei ist k die Federkonstante und x der Kompressionsbetrag.
• Das Konzept der potentiellen Energie reicht bis ins antike Griechenland und den Philosophen zurück Aristoteles .