Co to jest równanie energii potencjalnej?

Kilka równań stosowanych w nauce pochodzi z równania energii potencjalnej. Ogólne równanie energii potencjalnej oznacza, że ​​praca wykonana w systemie jest równa utraconej energii potencjalnej. Energia potencjalna to każda energia zmagazynowana w systemie, która jest tracona po zakończeniu pracy. Występuje w wielu popularnych formach, takich jak grawitacyjna energia potencjalna utracona, gdy coś spada w kierunku Ziemi. W każdej formie równanie energii potencjalnej pokaże, skąd pochodzi energia do wykonywania pracy.

Sprężyny przechowują energię w postaci elastycznej energii potencjalnej, która jest uwalniana, gdy sprężyna może się zrelaksować. Rozciąganie pozwala na magazynowanie energii, a energia potencjalna dla sprężyny jest równa ilości pracy, którą sprężyna może wykonać, gdy się rozluźni. Wiele innych obiektów magazynuje energię w postaci elastycznej energii potencjalnej, w tym gumki i struny gitarowe. Oba są rozciągane mocniej, aby spowodować szybsze wibracje, co oznacza większą pracę z powodu bardziej elastycznej energii potencjalnej.

Grawitacja może magazynować energię, ponieważ cała masa jest lekko przyciągana do innej masy. Równanie energii potencjalnej dla grawitacji ma wiele postaci. Grawitacja Ziemi gromadzi energię potencjalną i działa, gdy obiekty zostaną podniesione i pozwolą się przyciągnąć z powrotem w kierunku Ziemi. Gdy wózek wspina się na wzgórze, jego energia jest gromadzona. Kiedy wózek przejeżdża przez wzgórze, cała zgromadzona energia potencjalna jest uwalniana, co powoduje, że wózek porusza się szybciej lub działa. Inne równania energii potencjalnej dla grawitacji obejmują orbity kosmiczne, ruch galaktyczny i czarne dziury.

Zmiana temperatury reprezentuje pracę, a równanie energii potencjalnej chemikaliów zwykle mierzy zmianę temperatury. Chemikalia przechowują energię w postaci wiązań. Wiązania te mogą zerwać się i zmieniać pozycję w celu uwolnienia energii potencjalnej i zwiększenia temperatury. Pomiar tej zmiany pokazuje, ile energii potencjalnej ma reakcja chemiczna. Spalanie benzyny pokazuje, w jaki sposób ciecz przechowuje potencjalną energię i uwalnia ją do wytworzenia ekstremalnego ciepła.

Energia jądrowa, podobnie jak rozszczepienie, jest przykładem potencjalnej energii jądrowej. Moc jest równa pracy wykonanej przez określony czas, a energię jądrową można obliczyć z równania energii potencjalnej jądrowej. Energia ta jest magazynowana w bardzo ciasnych połączeniach między częściami tworzącymi atomy. Podczas rozszczepienia jądrowego atomy absorbują dodatkowe części i stają się niestabilne. Gdy atomy rozpadną się na bardziej stabilne, uwalniają energię zgromadzoną w zrywanych szczelnych połączeniach.