Central nuclear d'Isar, Alemanya

Piscina de combustible nuclear gastat

Turbina d'una central nuclear

Energia potencial

Energia potencial

En física, l'energia potencial és l'energia que un objecte posseeix per la seva posició en un camp de forces o que un sistema té causa de la configuració de les seves parts.

Hi ha molts tipus d'energia potencial, però els més comuns són:

  • Energia potencial gravitatòria que depèn de la posició vertical i de la massa d'un objecte.
  • Energia potencial elàstica d'una molla estès
  • Energia potencial elèctrica d'una càrrega en un camp elèctric.

La unitat de mesura del Sistema Internacional d'Unitats per a l'energia és el joule (J).

L'energia potencial s'associa amb les forces que actuen sobre un cos de tal manera que això només depèn de la posició del cos en l'espai; aquestes forces poden ser representades per un vector en qualsevol punt de l'espai formant el que es coneix com a camp vectorial de forces o camp de forces.

Si el treball d'un camp de forces que actua sobre un cos que es mou d'una posició inicial a una posició final queda determinat només per aquestes dues posicions, i per tant, no depèn de la trajectòria del cos- llavors existeix una funció anomenada energia potencial que pot ser avaluada a les dues posicions per determinar el treball.

El terme «energia potencial» va ser introduït per l'enginyer i físic escocès del segle XIX William Rankine, tot i que té relació amb el concepte del filòsof grec Aristòtil sobre la potencialitat.

Energia potencial gravitatòria

L'energia potencial gravitatòria és l'energia potencial que guanya un objecte per l'efecte gravitatori d'un altre objecte (generalment cossos molt grans, per exemple, la Terra, el Sol). Aquesta energia és directament proporcional a la massa de l'objecte i la grandària de la massa atreta. La magnitud de la massa atreta crea l'acceleració de la gravetat. Aquesta acceleració per al món és d'aproximadament 9.8 m / s² a la superfície de la terra.

Com que hi ha diferents tipus de forces, també hi ha diferents tipus d'energia potencial. L'energia potencial com a resultat de la força de la gravetat, per exemple, es diu energia gravitacional o potencial energia gravitacional. Per a un objecte amb massa m, en l'altura h, la següent expressió s'aplica a l'energia gravitacional de l'objecte:

Epot = m · g · h

On (en unitats SI):

Epot - L'energia potencial en joules (J).
M - la massa en quilograms (kg)
h - l'altura en metres (m)
g - l'acceleració de caiguda en m / s² (aproximadament 9.81 m / s²)

L'energia potencial si l'objecte està en el nivell. h = 0 s'estableix a zero.

No obstant això, quan aquest objecte està situat a una gran distància de la superfície de la terra, la gravetat ja no és constant i la fórmula anterior ja no s'aplica.

L'expressió de l'energia gravitatòria potencial es converteix llavors en:

energia potencial

L'energia potencial a una distància infinita de la Terra és aquí a zero, perquè la fórmula és la més simple (això és perquè, a diferència de molts altres casos, la diferència d'energia aquí té un límit finit). L'energia potencial és, per tant, sempre negativa, i com en el model esmentat anteriorment, augmenta a mesura que l'objecte s'allunya de la terra.

Transformació d'energia potencial a altres tipus d'energia

L'energia es pot manifestar en moltes formes, incloent energia química, energia tèrmica, radiació electromagnètica, energia gravitacional, energia elèctrica, energia elàstica, energia nuclear, i energia de la resta. Tots aquests tipus d'energia es poden classificar en dues classes principals: energia potencial i energia cinètica. L'energia potencial pot ser transferida entre objectes i transformada en altres tipus d'energia.

Exemple de transformació d'energia potencial

L'energia potencial es pot transformar en altres tipus d'energia com ara l'energia cinètica que es pot il·lustrar fàcilment mitjançant el següent exemple:

A l'xutar una pilota al jugador transmet una energia potencial de la seva cama a la pilota, que es converteix en energia potencial elàstica en deformar la pilota i comprimir l'aire que té a dins. En recuperar la forma original, aquesta energia potencial elàstica de la pilota es converteix en energia cinètica en el moment en què la pilota surt a tota velocitat.

Si el jugador ha xutat la pilota amb una trajectòria completament vertical, a mesura que la pilota vagi perdent velocitat anirà perdent energia cinètica, que es convertirà en energia potencial gravitatòria. Això succeirà fins arribar al punt més alt, en aquest moment, la pilota no tindrà energia cinètica i tota la seva energia serà potencial. Quan la pilota comença a baixar, l'energia potencial gravitatòria torna a convertir-se en energia cinètica.

valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 1 de setembre de 2017

Tornar