Потенциална енергия

Пример на превръщане на потенциална енергия в кинетична

Потенциална енергия е вид енергия, свързана с положението, позицията на дадено тяло или система. Наречена е потенциална, защото има потенциала да промени състоянието на дадена система или да се превърне в енергията от някакъв друг вид (най-често кинетична енергия). Съществуват няколко вида потенциална енергия.

Гравитационна потенциална енергия

Гравитационната енергия или гравитационният потенциал е енергия, свързана с гравитационната сила и гравитационното поле. Факторите, които играят роля, са относителната височина, на която се намира тялото спрямо ниво, избрано за нулево и силата на гравитационното поле в тази точка. Силата на гравитационното поле не е константа и варира с местоположението, но при малки промени може да се счита за постоянна. Така например, в близост до повърхността на Земята земното ускорение е равно на g=9.8 m/s². Тогава потенциалната енергия е:

$\,PE=mgh$

Ако силата на гравитационното поле не може да се счита за постоянна, тогава трябва да се ползва интегралния метод. Гравитационната потенциална енергия на маса m₁ на разстояние r от друга маса m₂ (считайки m₂ за неподвижна) е:

$PE=-G{\frac {m_{1}m_{2}}{r}}$.

Еластична потенциална енергия

Еластичната потенциална енергия е свързана с енергията на еластичен предмет, например пружина или лък. Когато такъв предмет се деформира при приложено напрежение на разтягане, свиване или усукване в него се съхранява еластична потенциална енергия, която се дава с формулата:

$E_{p}={\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}k\,x^{2}$

Химична потенциална енергия

Химичната потенциална енергия е форма на потенциална енергия свързана със структурното подреждане на атомите и молекулите. Това обикновено са йонните и ковалентни връзки. Енергията, съдържаща се в тези връзки може да се превърне в друг вид енергия по време на химична реакция.

Електростатична потенциална енергия

Плазма

Ако едно електрически заредено тяло е в покой, неговата електростатична потенциална енергия се дължи на позицията му по отношение на другите заредени тела. Казано с други думи, това е енергията на електрически заредено тяло в електрично поле. Дефинира се като работата, извършена по преместването на този заряд от безкрайност до настоящата му позиция при положение, че на тялото действат само електрически сили. Работата не е нула ако има поне още едно заредено тяло.

Най-опростеният случай е на два точкови заряда A₁ and A₂ съответно с електрически заряди q₁ and q₂. Работата W за преместване на A₁ от безкрайност на разстояние d от A₂ е:

$W=k{\frac {q_{1}q_{2}}{d}}$

където k е константата на Кулон, равна на ${\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}$.

Вижте също

• Енергия
• Потенциална яма