potentiaalienergiaan

Potentiaalienergia tarkoittaa energian arvoa, joka liittyy kappaleen tai järjestelmän asemaan suhteessa referenssitasoon. Se kuvaa sitä, kuinka paljon työtä täytyy tehdä siirtääkseen kohteen tiettyyn asentoon, ja sitä voidaan muuntaa kineettiseksi energiaksi. Konservatiivisissa voimasuhteissa potentiaalienergian muutos vastaa tehtyä tai vapautunutta työtä.

Esimerkkejä potentiaalienergian tyypeistä ovat gravitaation, elastisen ja kemiallisen potentiaalienergian muodot. Gravitaation potentiaalienergia on U = m g h, jossa h on korkeus referenssitasosta. Elastisen potentiaalienergian U = 1/2 k x^2, missä k on jousivakio ja x on venymä tai puristus. Kemiallinen potentiaalienergia liittyy kemiallisiin sidoksiin ja muuttuu, kun aine reagoi. Sähköisen potentiaalienergian yhteydessä energia voidaan ilmentää muodossa U = qV, jossa sähköinen kenttä ja varaukset asettavat potentiaalin.

Potentiaalienergia on määritelty suhteessa viitearvoon; kokonaisenergiasta voidaan siis puhua energiavaihteluina, ei absoluuttisena määränä. Konservatiivisen voiman tapauksessa voima F ja potentiaalienergia U ovat yhteydessä toisiinsa siten, että F = -∇U. Yksikkö on joule (J). Potentiaalienergia on keskeinen käsite mekaniikassa, energian säilymisen laskuissa sekä suunnittelussa ja analyysissä eri fyysisissä ja teknisissä sovelluksissa.