potentiaalienergia

Potentiaalienergia on energian muoto, joka liittyy järjestelmän sijaintiin tai konfiguraatioon jossakin voimakentässä. Se syntyy konservatiivisten voimien vaikutuksesta ja voidaan muuttaa takaisin työksi riippumatta siitä, how the path of muuttunut.

Potentiaalienergia määritellään referenssipisteen mukaan: U on energia, joka järjestelmälle kertyy sen asettamasta asemasta. Muutos U2 − U1 vastaa negatiivista töön, jonka konservatiivinen voima tekee siirryttäessä tilasta 1 tilaan 2 (ΔU = −W_conservative). Energia kokonaisuudesta voidaan jakaa potentiaalinen energiaan ja kineettiseen energiaan.

Yleisimmät muodot:

- Gravitational potentiaalienergia lähellä Maan pintaa: U = m g h, jossa h on korkeuden muutos.

- Elastinen potentiaalienergia, esim. jousi: U = 1/2 k x^2, jossa x on poikkeama tasapainosta.

- Sähköpotentiaalienergia: U = k q1 q2 / r, missä kaksi varausta ja niiden etäisyys r vaikuttavat energiaan.

- Kemiallinen potentiaalienergia kuvaa energiaa sidoksissa kemiallisten reaktioiden edetessä; se on keskeinen osa reaktioiden energiarakennetta.

Potentiaalienergia yhdessä kineettisen energian kanssa määrittää mekaanisen kokonaisenergian E = K + U. Ilman ei-konservatiivisia voimia (kuten kitkaa) kokonaisenergia säilyy. Potentiaalienergian arvo riippuu valitusta referenssistä, eikä sitä pidä nähdä absoluuttisena ominaisuutena vaan tilana, joka kertoo, kuinka paljon työtä voidaan saada aikaiseksi.