Energia potencjalna
Energia ukryta w wysokości i sprężystości
Słowo „potencjalna” oznacza, że coś ma potencjał (możliwość) do wykonania pracy. Energia potencjalna to energia, którą ciało posiada ze względu na swoje położenie lub odkształcenie. Nawet jeśli ciało się nie porusza (nie ma energii kinetycznej), może mieć ogromną energię potencjalną!
Energia potencjalna ciężkości (grawitacyjna)
Kiedy podnosisz plecak z podłogi na stół, wykonujesz pracę przeciwko sile grawitacji. Ta praca nie znika – zostaje zmagazynowana w plecaku jako energia potencjalna ciężkości. Jeśli plecak spadnie, ta energia zamieni się z powrotem na energię kinetyczną (ruch).
- Masa ciała ($m$) – im cięższe ciało, tym większa energia (cegła ma większą energię niż piórko na tej samej wysokości).
- Wysokość ($h$) – im wyżej podniesiemy ciało, tym większa energia.
$$E_p = m \cdot g \cdot h$$
gdzie:
$E_p$ – energia potencjalna (w dżulach, $\text{J}$)
$m$ – masa ciała (w kilogramach, $\text{kg}$)
$g$ – przyspieszenie ziemskie (ok. $10\,\frac{\text{m}}{\text{s}^2}$ lub $10\,\frac{\text{N}}{\text{kg}}$)
$h$ – wysokość (w metrach, $\text{m}$)
Wysokość $h$ zawsze mierzymy względem ustalonego poziomu odniesienia (np. podłogi, blatu stołu, poziomu morza). Na poziomie odniesienia energia potencjalna wynosi zero ($h=0$, więc $E_p=0$).
Energia potencjalna sprężystości
Energia potencjalna może być ukryta nie tylko w wysokości, ale też w odkształceniu ciał sprężystych. Kiedy naciągasz łuk, ściskasz sprężynę lub naciągasz gumkę recepturkę, gromadzisz w nich energię potencjalną sprężystości. Gdy puścisz cięciwę łuku, zgromadzona energia potencjalna zamieni się w energię kinetyczną lecącej strzały.