potentiaalienergiaa

Potentiaalienergiaa (potentiaalienergia) on energiaa, jota järjestelmän asema, konfiguraatio tai kenttä aiheuttaa. Se voidaan tulkita työn kautta, jonka konservatiivinen voima saa aikaan järjestelmän siirtyessä yhdestä pisteestä toiseen: työn suuruus on negatiivinen muutos potensiaalienergiassa W_conservative = -ΔU. Potentiaalienergian nolla-arvo on vapaasti valittavissa; vain muutokset U ovat fysiikassa merkityksellisiä.

Yleisimmissä tilanteissa potentiaalienergia ilmenee useissa muodoissa. Gravitational potentiaalienergia U = mgh kuvaa kappaleen asemaa Maapallon suhteen (lähestymistavassa lasketaan vaakasuoran, pienille korkeuden muutoksille). Tavallisissa tarkasteluissa U ≈ -G m1 m2 / r kuvaa kahden kappaleen välistä gravitaatiopotentiaalienergiaa yleisemmin. Jännityspotentiaalienergia (kimmoiseen jännitteeseen liittyvä) on U = 1/2 k x^2, jossa x on keskipisteen poikkeama tasapainoilta. Sähköinen potentiaalienergia U = k q1 q2 / r kuvaa kahden varatun hiukkasen Coulomb-voiman energiaa.

Potentiaalienergian ja kiihtyvyyden sekä liikettä kuvaa energian säilyminen: ilman ei-konservatiivisia voimia kokonaismekaaninen energia E = K + U säilyy; epätoivottujen voimien aiheuttama dissipointi muuttaa energian muotoa esimerkiksi lämmöksi.

Potentiaalienergiaa tarkastellaan usein potentiaalikenttien ja potentiaalienergia-maisemien kautta. Pienet energiamuutoset voivat ohjata järjestelmän pysyviä tiloja (minima) tai aiheuttaa siirtymiä esteen yli (barrier). Yksikönä käytetään joulea (J).