すべての物体はエネルギーを蓄え、その位置や動きの変化に伴ってエネルギーが変化します。位置、応力、運動、または電荷に関して物体に蓄えられるエネルギーはポテンシャルエネルギーです .ウィリアム・ランキンは、19 世紀にこの用語を初めて導入しました。 ポテンシャルエネルギーの意味 体に作用する力にも関連付けられています。全体の力による総仕事量は、空間内のオブジェクトの開始位置と終了位置によって異なります。体に働く力を保存力といいます。 位置エネルギーの例 そしてそれらの応用は日常生活活動の中で観察されます.
ポテンシャルエネルギーの式
位置エネルギー の S.I 単位 ジュールです。重力の位置エネルギーについて 、重力場でのその位置は、次の式を使用して計算されます:
E =mgh
どこ
E は位置エネルギーを表します
m は物体の質量を表します
h はオブジェクトの高さを表します
g は重力による加速度を表します。ただし、弾性のポテンシャル エネルギーに関しては 、エネルギーは弾性ばねの圧縮または伸張の状態に関連付けられています。
したがって、次の式を使用して計算されます
E =W =½ kx2
W は完了した作業を表します
k はばね定数を表します
x は、ばねによって引き起こされる伸縮です
位置エネルギーの種類
位置エネルギーには主に4種類あります .
- 重力 位置エネルギー – エネルギーは重力に関連しており、地球の重力に逆らって物体を持ち上げることに関連する総仕事量を明らかにします。物体が重力場内である地点から別の地点に落下すると、重力のポテンシャル エネルギーが減少します。 .
- 弾性 位置エネルギー 圧縮、伸張、または変形したシステムまたはオブジェクトに存在する機械的エネルギーです。エネルギーは可逆的です。したがって、力が加えられると、弾性材料は圧縮されますが、弾性エネルギーによって元の形状に戻ります。オブジェクトがさらに伸びると、より多くの弾性エネルギーが蓄えられます。ただし、すべてのアイテムには限界があり、弾性限界を超えて変形すると変形してしまいます。いくつかの例には、バネの伸び、射手の伸びた弓などが含まれます。
- 化学的位置エネルギー 分子または原子の構造的配置に関連付けられています。分子は化学結合の助けを借りて接続されています。化学反応は、化学エネルギーをある形から別の形に変換するのに役立ちます。
- 電気 位置エネルギー 電荷のために物体に存在します。エネルギーは、力から得られる発せられた電荷により、空間内の 2 つの物体間に存在します。
ポテンシャルエネルギーの意味を理解するのに役立つ要素
位置エネルギーを決定する要因のいくつかを次に示します。 :
- オブジェクトの質量は決定要因の 1 つです。物体の質量が大きいほど、エネルギーが高くなります。物体の質量が小さい場合、位置エネルギーが低くなります .
- 位置エネルギーは、物体の位置での重力による加速度によっても決まります。オブジェクトのエネルギーは、重力による加速度に正比例します。
- 物体が地面から高い位置にあるほど、位置エネルギーが高くなります
- 弾性エネルギーの場合、物体の力定数が大きいほど、位置エネルギーが高くなります。 およびその逆。
- ばねまたは物体がその限界内で圧縮または伸張されると、位置エネルギーが高くなります
アプリケーションと位置エネルギーの例
多くの ポテンシャル エネルギーの例 日常生活の中で観察されます。アプリケーションの一部を次に示します:
- ジェット コースターは、ライダーが高いところから落ちて位置エネルギーを変換する例です。 運動エネルギーに。乗り物が上に移動すると、位置エネルギーに変換されます
- 別の 位置エネルギーの例 バランスを取り、崖の端に立つ岩の能力です。ただし、岩が落下すると、運動エネルギーに変換されます。
- 別の例は、射手の弓を伸ばすことです。引き伸ばされると、位置エネルギーの形でエネルギーが蓄えられます 、矢印を前方に押し出すのに役立ちます。
- 水が川を流れるとき、タービンを回転させるエネルギーがあります。したがって、発電に役立ちます。したがって、位置エネルギー 水中で使用および保存され、電気エネルギーに変換されます。
結論
位置エネルギーの意味 その概念を理解することは、その位置や動きに関してオブジェクトにエネルギーがどのように保存されているかを分析するために重要です。この記事では、位置エネルギーの重要性について詳しく説明しています その重要性、式、単位とともに。エネルギーの使用は日常生活の中で観察されるため、動きや位置の変化により、エネルギーをある形から別の形に変換することさえあります。エネルギーにはさまざまな形態があり、物理学のさまざまな分野でさまざまな活動に適用されています。
