Beispiel für potenzielle Energie

Energie es ist die Fähigkeit eines Körpers oder Systems, Arbeit zu verrichten. Das Potenzielle Energie ist diejenige, die von a. erworben wird Position, die besetzt ist, innerhalb bestimmtes Feld. Abhängig von dem bewohnten Feld erhält die potentielle Energie die folgende Klassifizierung:

Arten potentieller Energie:

Das Gravitationspotentiale Energie Es wird erzeugt, wenn sich der Körper oder das System in einem Gravitationsfeld befindet.

Das Elektrische potentielle Energie Es wird erworben, wenn sich der Körper oder das System in einem elektrischen Feld befindet.

Das Magnetische potentielle Energie entsteht, wenn sich der Körper oder das System in einem Magnetfeld befindet

Das Elastische potentielle Energie es manifestiert sich, wenn eine Feder unter einer bestimmten Spannung aufgehängt ist und eine latente Tendenz hat, in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren.

Gravitationspotentiale Energie 

Die potentielle Energie basiert auf dem zweiten Newtonschen Gesetz:

"Die auf ein Objekt ausgeübte Kraft ist direkt proportional zu seiner Masse mit der Beschleunigung, mit der es sich fortbewegt."

In einem Gravitationsfeld wird die Beschleunigung durch den Wert der Erdbeschleunigung repräsentiert:. Das Produkt dieser Kraft durch die Position des Körpers, das in einem Gravitationsfeld als Höhe oder Entfernung behandelt wird, wird als potentielle Gravitationsenergie bezeichnet.

Wo sind die Einheiten:

Es wird am häufigsten verwendet und wird in Körpern nahe der Oberfläche des Planeten Erde berechnet. Der Ursprung oder Bezugspunkt dieser Energie kann beliebig sein. Dort ist die Energie null. Der Körper, der sich so weit von diesem Punkt entfernt befindet, hat eine Menge Energie benötigt, um dort platziert zu werden. Aus einer anderen Perspektive bedeutet dies dasselbe wie die Energie, die dieser Körper zur Verfügung hat, um bereits in dieser Position zu sein.

Der Körper selbst hat bereits eine Masse, die, wenn sie durch die Wirkung der Schwerkraft beeinflusst wird, zu einer Kraft namens Gewicht wird, die offensichtlich in denselben Krafteinheiten gemessen wird.:

Auf diese Weise kann die potentielle Gravitationsenergie dargestellt werden als:

Beispiele für potentielle Gravitationsenergie

Beispiel 1: Berechnen Sie die potenzielle Energie eines Schreibtisches, der sich im zweiten Stock eines Gebäudes in einer Höhe von 4,5 Metern befindet. Seine Masse beträgt 90 kg.

Die anzuwendende Formel lautet:

Lösung:

Beispiel Nr. 2: Berechnen Sie die potentielle Energie eines Monolithen, der sich in 10 Metern vertikaler Entfernung auf einem Hügel mit einer Masse von 1.200 kg befindet.

Die anzuwendende Formel lautet:

Lösung:

Beispiel Nr. 3: Berechnen Sie die potentielle Energie eines Apfels, der an einem Ast hängt und 0,8829 Newton wiegt, in einer Höhe von 3,2 Metern.

Die anzuwendende Formel lautet:

Elastische potentielle Energie

Die elastische potentielle Energie wird durch die Dehnungsstrecke oder den Druck der Feder und durch die Konstante der Feder, zu der sie gehört, bestimmt. Es ist die Energie, die von der Feder in ihrem Spannungszustand gespeichert wird.

Unabhängig davon, ob es sich um eine Kompression oder eine Dehnung handelt, verformt sich die Feder um eine Strecke von ihrer ursprünglichen Form.

Es ergibt sich aus der Integration der Arbeit, die beim Zusammendrücken oder Strecken der Feder beteiligt ist: Kraft (k) mal Abstand (x) als Funktion des Abstands.

Die elastische potentielle Energie entspricht diesem Wert.

Elektrische potentielle Energie

Wenn sich an einer bestimmten Stelle im Raum eine positive elektrische Ladung befindet und sich eine weitere positive Ladung nähert, entsteht eine abstoßende Kraft seitens der ersten. Daher wird in der Sekunde eine potentielle Energie erzeugt.

Die elektrische potentielle Energie einer Ladung wird dargestellt:

Und es basiert auf dem Coulombschen Gesetz:

Die Kraft, die auf eine elektrische Punktladung als Folge des Vorhandenseins einer zweiten Punktladung einwirkt, wird definiert durch: