L'energia potencial és l'energia que té un objecte a causa de la seva posició en un camp de forces o degut a la configuració de les seves parts. El seu valor és una magnitud escalar la unitat de mesura del Sistema Internacional d'Unitats del qual és el joule (J).
Aquest terme va ser introduït per l'enginyer i físic escocès del segle XIX William Rankine. Tot i això, té relació amb el concepte del filòsof grec Aristòtil sobre la potencialitat.
En aquest article definirem en profunditat aquest concepte, explicarem els diferents tipus que existeixen i proposarem alguns exemples observables a la vida quotidiana ia la ciència.
Definició denergia potencial
L'energia potencial es refereix a l'energia emmagatzemada en un objecte per la seva posició relativa, configuració o estat.
En altres paraules, és una forma d'energia que un objecte té degut a la seva posició en un camp de força oa la seva capacitat de fer feina en el futur. Hi ha dos tipus d'energia potencial principals: l'energia potencial gravitatòria i l'energia potencial elàstica.
Tipus d'energia potencial
L'energia es pot presentar de maneres diferents. Encara que la gravitacional és la més coneguda hi ha molts altres tipus que et presentem a continuació:
-
Energia potencial gravitacional: està directament relacionada amb la força de la gravetat, per tant està involucrada en fenòmens tan comuns com el moviment d'objectes a la Terra. Per exemple, és fonamental en la generació delectricitat en centrals hidroelèctriques.
-
Energia potencial química: està involucrada en reaccions químiques que alliberen o absorbeixen energia. Per exemple, és la base energètica dels combustibles fòssils, la fotosíntesi i una varietat de processos químics.
-
Energia potencial nuclear : és crucial en aplicacions de generació d'energia elèctrica a gran escala, com en els reactors nuclears, i en la comprensió de la física nuclear i l'energia a l'univers. Les reaccions de fusió i fissió nuclear permeten convertir aquesta energia en energia tèrmica.
-
Energia potencial elàstica: és rellevant en aplicacions mecàniques, com la suspensió de vehicles i el funcionament de ressorts i amortidors. Tot i que el seu impacte és significatiu, és més específic en comparació de l'energia potencial gravitacional i química.
-
Energia potencial elèctrica : és crucial en aplicacions electròniques i en la generació d'electricitat. Tot i que és vital en aquestes àrees, la seva rellevància pot ser menys evident a la vida quotidiana en comparació amb altres tipus d'energia potencial.
-
Energia potencial magnètica: és rellevant en camps com l'electrònica i la generació d'electricitat, però el seu impacte general a la vida quotidiana pot ser menys evident que altres tipus d'energia potencial.
-
Energia potencial tèrmica: aquest tipus es refereix a l'energia emmagatzemada en la temperatura dun sistema. Com més calenta estigui un objecte o substància, més gran serà la seva energia tèrmica potencial. Aquesta energia es pot convertir en treball útil, com en el cas de les màquines tèrmiques, com els motors de combustió interna i les turbines de vapor que s'utilitzen a les centrals nuclears.
-
Energia potencial de pou quàntic: En l'àmbit de la física quàntica, hi ha un concepte d'energia potencial associat a les partícules subatòmiques confinades en estructures microscòpiques anomenades “pous quàntics”. Aquests pous quàntics són utilitzats en dispositius electrònics com els díodes emissors de llum (LEDs) i els làsers, on l'energia potencial es converteix en llum coherent.
-
Energia potencial de ressort torsional: En sistemes mecànics que involucren ressorts torsionals (ressorts que es torsionen en lloc d'estirar-se o comprimir-se), s'emmagatzema aquest tipus d'energia que s'allibera quan el ressort torsional es relaxa i torna a la posició d'equilibri.
Exemples denergia potencial
L'energia potencial és present en nombrosos aspectes de la nostra vida quotidiana i la ciència. Aquí teniu alguns exemples de situacions en què es manifesta aquest tipus d'energia:
- Salt en paracaigudes Quan un paracaigudista s'eleva en un avió, acumula energia potencial gravitatòria. En saltar, aquesta energia es converteix en energia cinètica, permetent un aterratge segur.
- Hidroelèctriques: Les centrals hidroelèctriques emmagatzemen aigua en embassaments elevats. L'energia potencial gravitatòria de l'aigua es converteix en energia elèctrica quan l'aigua flueix avall, girant turbines.
- Resorts i gomes: En estirar un ressort o una lliga de goma, acumules energia potencial elàstica. Quan els deixes anar, aquesta energia s'allibera, fent que el ressort o la lliga torni a la seva forma original.
- Bombes atòmiques : aquests tipus d'armes nuclears aprofiten l'energia potencial nuclear alliberada en una reacció de fissió nuclear per crear un efecte altament destructiu.
- Càrrega elèctrica en bateries: Les bateries emmagatzemen energia potencial elèctrica. Quan es connecten a un dispositiu, aquesta energia es converteix en energia elèctrica utilitzable.
- Reaccions químiques a la cuina: Quan cuinem, l'energia potencial química als aliments s'allibera a través de reaccions químiques, generant calor i permetent la cocció d'aliments.
- Coets espacials: Abans de l'enlairament, els coets emmagatzemen una gran quantitat de combustible. Durant l'enlairament, l'energia potencial química del combustible es converteix en energia cinètica que impulsa el coet a l'espai que alhora es converteix en energia potencial gravitatòria.
- Molles de joguines: Les joguines que salten, com les joguines de corda o les "poppets", utilitzen energia potencial elàstica emmagatzemada en un ressort per aconseguir moviments divertits.
- Balanceig d'un pèndol: Un pèndol oscil·la degut a la conversió entre energia potencial gravitatòria i cinètica. Quan s'aixeca el pèndol, acumula energia potencial que després es converteix en moviment quan es deixa anar.
