El concepte d'energia potencial es refereix a l'energia que un objecte posseeix per la seva posició en un camp de forces. També pot ser causa de la configuració de les parts.
L'energia mecànica és la suma d'aquesta energia i l'energia cinètica d'un cos.
Per la seva naturalesa aquesta energia es pot transformar en un altre tipus d'energia.
Els tipus d'energia potencial més comuns són la gravitatòria, l'elàstica d'una molla, l'elèctrica, l'electrostàtica i la química. A continuació les expliquem amb més detall.
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 com ara la Tierral).
Aquesta energia és directament proporcional a la massa de l'objecte i a la mida de la massa atreta. La magnitud de la massa atreta crea l'acceleració de la gravetat. Aquesta acceleració per al la Terra és d'aproximadament 9.8 m / s² a la superfície de la terra.
L'energia potencial gravitatòria equival a l'energia necessària per situar un objecte a una determinada alçada.
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:
E = m · g · h
On (en unitats SI):
I - L'energia potencial en joules (J).
m - la massa en quilograms (kg)
h - la altura en metros (m)
g - l'acceleració de caiguda en m / s² (aproximadament 9.81 m / s²)
L'energia potencial gravitacional 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:
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.
Un exemple d'aquest tipus és una muntanya russa. En el moment en què el cotxe està a la part més alta és quan té més energia potencial ja penes té energia cinètica.
La força de la gravetat exerceix una força que empeny el choche a baixar. Durant la baixada, l'energia és transformada en energia cinètica.
En els punts més baixos, les energies cinètica i potencial s'han invertit.
Energia potencial elàstica
L'energia potencial elàstica és l'energia emmagatzemada en la capacitat que té un cos en tornar a la seva posició natural. Aquesta forma d'energia també es diu energia de ressort o energia elàstica potencial.
L'elasticitat és una propietat de certs materials per la qual, un cop deformats, estirats o separats de la seva posició inicial, poden recuperar el seu estat original, o d'equilibri.
Un ressort lineal (ideal) amb constant de ressort k que s'extreu (o empeny) a una distància Δl té un augment en l'energia del essort de:
Energia potencial elèctrica
L'energia potencial elèctrica és energia potencial que resulta de les forces conservadores de Coulomb. Aquesta energia està associada amb la configuració de diverses càrregues puntuals en un sistema definit.
També es pot trucar energia potencial electrostàtica.
Un objecte pot tenir energia potencial elèctrica a causa de dos elements principals: la seva pròpia càrrega elèctrica i la seva posició respecte a altres objectes carregats elèctricament.
Energia potencial química
Els enllaços químics són capaços d'emmagatzemar energia potencial. L'energia potencial química està relacionada amb la disposició estructural dels àtoms o molècules. Aquesta disposició pot ser el resultat d'enllaços químics dins d'una molècula o d'una altra manera.
L'energia química pot transformar-se a altres formes d'energia mitjançant una reacció química.
Exemples d'energia potencial química:
Quan es crema un combustible, l'energia química es converteix en calor
Durant el procés metabòlic de la digestió. Els aliments metabolitzats en un organisme biològic es transformen en energia.
El procés de la fotosíntesi. Mitjançant aquest procés, les plantes verdes transformen l'energia solar en energia química.
Reaccions electroquímiques. L'energia elèctrica es pot convertir en energia química a través de reaccions electroquímiques. Aquestes reaccions s produeixen durant la càrrega de bateries.
