Kernkraftwerk Isar, Deutschland

Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Turbine eines Kernkraftwerks

Potentielle Energie

Potentielle Energie

In der Physik ist die potentielle Energie die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Position in einem Kraftfeld besitzt oder die ein System aufgrund der Konfiguration seiner Teile hat.

Es gibt viele Arten von potentieller Energie, aber die häufigsten sind:

  • Gravitative potentielle Energie, die von der vertikalen Position und der Masse eines Objekts abhängt.
  • Elastische potentielle Energie eines ausgedehnten Frühlings
  • Elektrische potentielle Energie einer Ladung in einem elektrischen Feld.

Die Maßeinheit des Internationalen Einheitensystems für Energie ist das Joule (J).

Potenzielle Energie ist mit den Kräften verbunden, die auf einen Körper wirken, so dass dies nur von der Position des Körpers im Raum abhängt; Diese Kräfte können durch einen Vektor an einem beliebigen Punkt im Raum dargestellt werden, der ein sogenanntes Vektorfeld von Kräften oder Kraftfeldern bildet.

Wenn die Arbeit eines Kraftfeld auf einem Körper aus einer Ausgangsposition in eine Endposition zu bewegen wirkt nur durch diese beiden Positionen bestimmt wird, und also nicht auf der Flugbahn des Körpers abhängig ist, dann gibt es Funktions Potenzial können die beiden Positionen arbeiten Energie zu bestimmen, ausgewertet werden.

Der Begriff „potentielle Energie“ wurde von dem schottischen Ingenieure und Physiker William Rankine neunzehnten Jahrhundert eingeführt, obwohl es auf den Begriff der griechischen Philosophen Aristoteles Potentialität verwendet ist.

Gravitative potentielle Energie

Die potentielle Gravitationsenergie ist die potentielle Energie, die ein Objekt durch die Gravitationswirkung eines anderen Objekts (normalerweise sehr große Körper, zum Beispiel die Erde, die Sonne) gewinnt. Diese Energie ist direkt proportional zur Masse des Objekts und der Größe der angezogenen Masse. Die Größe der angezogenen Masse erzeugt die Beschleunigung der Schwerkraft. Diese Beschleunigung für die Welt beträgt ungefähr 9,8 m / s² auf der Erdoberfläche.

Da es verschiedene Arten von Kräften gibt, gibt es auch verschiedene Arten von potentieller Energie. Die potentielle Energie als Folge der Schwerkraft wird zum Beispiel Gravitationsenergie oder potentielle Gravitationsenergie genannt. Für ein Objekt mit der Masse m, in der Höhe h, wird der folgende Ausdruck auf die Gravitationsenergie des Objekts angewendet:

Epot = m · g · h

Wo (in SI-Einheiten):

Epot - potentielle Energie in Joule (J)
m -. Die Masse in Kilogramm (kg)
h - Höhe in Metern (m) g
- die Erdbeschleunigung in m / s² (ca. 9,81 m / s²)

Die potentielle Energie, wenn das Objekt in der Ebene ist. h = 0 ist auf Null gesetzt.

Wenn sich dieses Objekt jedoch in großer Entfernung von der Erdoberfläche befindet, ist die Schwerkraft nicht mehr konstant und die vorherige Formel gilt nicht mehr.

Der Ausdruck der potentiellen Gravitationsenergie wird dann:

Potentielle Energie

Die potentielle Energie in unendlicher Entfernung von der Erde ist hier zu Null, weil die Formel die einfachste ist (weil, im Gegensatz zu vielen anderen Fällen, die Energiedifferenz hier eine endliche Grenze hat). Die potentielle Energie ist daher immer negativ, und wie im oben erwähnten Modell steigt sie an, wenn sich das Objekt vom Boden entfernt.

Umwandlung von potentieller Energie in andere Energieformen

Energie kann sich in vielen Formen manifestieren, einschließlich chemischer Energie, thermischer Energie, elektromagnetischer Strahlung, Gravitationsenergie, elektrischer Energie, elastischer Energie, Kernenergie und Energie vom Rest. Alle diese Arten von Energie können in zwei Hauptklassen eingeteilt werden: potentielle Energie und kinetische Energie. Potentielle Energie kann zwischen Objekten übertragen und in andere Arten von Energie umgewandelt werden.

Beispiel der Umwandlung von potentieller Energie

Die potentielle Energie kann in andere Arten von Energie umgewandelt werden, wie zum Beispiel die kinetische Energie, die durch das folgende Beispiel leicht veranschaulicht werden kann:

Al treten ein Ball-Spieler überträgt eine potentielle Energie Kugel sein Bein, das den Ball durch Verformen und komprimieren das Luft elastische potentielle Energie wird, dass im Inneren ist. Durch die Wiedererlangung der ursprünglichen Form wird diese elastische potentielle Energie des Balls in dem Moment in kinetische Energie umgewandelt, in der der Ball mit voller Geschwindigkeit austritt.

Wenn der Spieler den Ball mit einer völlig vertikalen Flugbahn geschlagen hat, verliert der Ball an Geschwindigkeit und verliert kinetische Energie, die in potentielle Gravitationsenergie umgewandelt wird. Dies wird geschehen, bis der höchste Punkt erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt hat der Ball keine kinetische Energie und seine gesamte Energie ist potentiell. Wenn der Ballon anfängt zu fallen, kehrt die potentielle Gravitationsenergie in kinetische Energie zurück.

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Geändert am: 1. September 2017

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