Potentiell energi

Om en sten förs uppåt ökar dess potentiella energi under gravitationen. Om man sträcker ut ett gummiband ökar dess elastiska potentiella energi, som är en form av elektrisk potentiell energi. En blandning av ett bränsle och ett oxidationsmedel har en kemisk potentiell energi, vilket är en annan form av elektrisk potentiell energi. Även batterier har kemisk potentiell energi.

Det finns olika typer av potentiell energi, var och en förknippad med en viss typ av kraft.

Potentiell gravitationsenergi

Gravitationspotentiell energi upplevs av ett objekt när höjd och massa är en faktor i systemet. Gravitationspotentiell energi får objekt att röra sig mot varandra. Om ett föremål lyfts upp på ett visst avstånd från jordens yta orsakas kraften av vikten och höjden. Arbete definieras som kraft över en sträcka, och arbete är ett annat ord för energi. Den potentiella energi som tillförs när man lyfter ett föremål är:

U = F Δ h {\displaystyle U=F\Delta h}

där

F {\displaystyle F}är tyngdkraften.

Δ h {\displaystyle \Delta h}är höjdförändringen.

eller .

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

Här är g = 9.81 m / s 2 {\textstyle g=9.81\ \mathrm {m/s} ^{2}} är accelerationen på grund av gravitationen.

Det totala arbete som utförs av gravitationspotentialenergin när ett föremål faller från position 1 till position 2 är:

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

eller .

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

där

m {\displaystyle m} är objektets massa.

h 1 {\displaystyle h_{1}}första positionen

h 2 {\displaystyle h_{2}} är den andra positionen.

Elektrisk potentiell energi

Elektrisk potentiell energi upplevs av både olika och likadana laddningar när de stöter bort eller drar till sig varandra. Laddningar kan antingen vara positiva (+) eller negativa (-), där motsatta laddningar attraheras och liknande laddningar stöts bort. Om två laddningar placeras på ett visst avstånd från varandra kan den potentiella energin som lagras mellan laddningarna beräknas genom:

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

där

k {\displaystyle k} är 1/4πє (för luft eller vakuum är det 9 x 10 9 N m 2 / C 2 {\displaystyle 9x10^{9}Nm^{2}/C^{2}}} )

Q {\displaystyle Q} är den första laddningen.

q {\displaystyle q} är den andra laddningen.

r {\displaystyle r} är avståndet mellan varandra.

Elastisk potentiell energi

Elastisk potentiell energi upplevs när ett gummiaktigt material dras bort eller trycks ihop. Mängden potentiell energi som materialet har beror på hur långt man drar eller trycker. Ju längre avståndet som skjuts, desto större elastisk potentiell energi har materialet. Om ett material dras eller skjuts kan den potentiella energin beräknas genom:

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

där

k {\displaystyle k} är fjäderkraftskonstanten (hur väl materialet sträcks eller komprimeras).

x {\displaystyle x} är det avstånd som materialet har flyttats från sin ursprungliga position.

• Kinetisk energi