Potenzielle Energie ist die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Position in einem Kraftfeld besitzt. Dies kann auch an der Konfiguration seiner Teile liegen.
Diese Energieform ist eine skalare Größe, deren Maßeinheit für das Internationale Einheitensystem das Joule (J) ist.
Diese Energieform ist mit den auf einen Körper einwirkenden Kräften so verbunden, dass dies nur von der Position des Körpers im Raum abhängt. Diese Kräfte können an jedem Punkt im Umformraum durch einen Vektor dargestellt werden. Dieser Vektor ist als Vektorkraftfeld oder Kraftfeld bekannt.
Definition der potentiellen Energie
Wenn sich ein Körper von einer Startposition zu einer Endposition bewegt, wird die Arbeit nur durch diese beiden Positionen bestimmt. Daher kommt es nicht auf den Weg des Körpers an. In diesem Fall gibt es eine Funktion namens potentielle Energie, die an beiden Positionen ausgewertet werden kann, um die Arbeit zu bestimmen.
Dieser Begriff wurde vom schottischen Ingenieur und Physiker William Rankine aus dem 19. Jahrhundert eingeführt. es hängt jedoch mit dem Potentialitätskonzept des griechischen Philosophen Aristoteles zusammen.
Welche Arten von potentieller Energie gibt es?
Die häufigsten Arten potenzieller Energie sind:
Gravitationspotentialenergie, die von der vertikalen Position und der Masse eines Objekts abhängt.
Elastische potentielle Energie einer Feder oder eines Kunststoffelements. Es ist die Fähigkeit eines Körpers, Energie zu speichern, indem er seine chemischen Bindungen betont.
Elektrische oder elektrostatische potentielle Energie einer Ladung in einem elektrischen Feld.
Chemische potentielle Energie. Diese Form der potentiellen Energie basiert auf der Energie der Moleküle. Diese gespeicherte Energie wird durch chemische Reaktionen freigesetzt oder absorbiert.
Beispiele für potentielle Energie
Diese Art von Energie kann in andere Arten wie kinetische Energie umgewandelt werden, was durch das folgende Beispiel leicht veranschaulicht werden kann:
Durch das Treten eines Balls überträgt der Spieler Energie von seinem Bein auf den Ball.
Diese Anfangsenergie wird durch Verformen des Ballons und Komprimieren der darin enthaltenen Luft in elastisches Potential umgewandelt.
Bei Wiedererlangung der ursprünglichen Form wird diese elastische potentielle Energie in dem Moment in kinetische Energie umgewandelt, in dem der Ball mit voller Geschwindigkeit verlässt. Alle elastische Energie ist Energie, die in kinetische Energie umgewandelt wird.
Stellen wir uns vor, der Spieler hat den Ball mit einer vollständig vertikalen Flugbahn getreten. Wenn der Ball an Geschwindigkeit verliert, verliert er kinetische Energie, die in Gravitationsenergie umgewandelt wird.
Wenn Sie den höchsten Punkt erreichen, hat der Ball keine kinetische Energie und seine gesamte Energie ist potentiell.
Wenn der Ball zu fallen beginnt, wandelt sich die potentielle Gravitationsenergie wieder in kinetische Energie um.
Ein weiteres Beispiel, bei dem Sie diese Umwandlung mechanischer Energie sehen können, ist eine Achterbahnfahrt. Während der gesamten Fahrt erfährt der Wagen Transformationen von kinetischer und potentieller Energie. An den höchsten Punkten ist die kinetische Energie minimal und das Potential maximal. An den tiefsten Stellen geschieht es umgekehrt.
