잠재력과 운동 에너지는 두 가지 주요 에너지 유형입니다. 정의, 단위, 예제, 공식 및 계산 방법을 포함하여 잠재적 에너지에 대해 알아보십시오.
잠재적 에너지 정의
잠재적 에너지는 에너지가 저장됩니다. 에너지는 물체의 상대 위치, 전하, 내부 응력 또는 기타 요인에서 비롯됩니다. 잠재적 에너지는 여러 형태로 제공되기 때문에 탄성 전위 에너지, 화학 전위 에너지, 핵 전위 에너지, 전력 에너지, 중력 전위 에너지 또는 자기 전위 에너지로 분류됩니다. 공식에서, 잠재적 에너지는 PE, U 또는 V입니다. 잠재적 에너지는 관찰자의 기준 프레임에 달려 있으므로 변하지 않습니다.
잠재적 에너지는 최대 점과 최소 점 사이의 경로에 의존하지 않습니다. 예를 들어, 산 꼭대기에 구불 구불 한 트레일을 하이킹하거나 똑바로 당겨지면 동일한 잠재적 에너지를 달성합니다.
잠재적 에너지 단위
잠재적 에너지의 SI 단위는 Joule (J)입니다. 하나의 joule은 하나의 kg⋅m⋅s입니다. 운동 에너지의 영어 단위는 풋 파운드 (ft⋅lb)입니다. 잠재적 에너지는 스칼라 수량이므로 크기와 단위는 있지만 방향은 없습니다.
잠재적 에너지 예
일상 세계에는 잠재적 에너지의 예가 많이 있습니다. 잠재적 에너지는 물체의 상대적 위치에 달려 있으므로“공은 잠재적 에너지를 가지고있다”고 말할 수는 없습니다. 힘이 행동 할 수있을 때 잠재적 인 에너지가 있습니다. 따라서 공을 올리는 것은 중력으로 인해 에너지를줍니다. 볼이 전자 인 경우, 양성자 및 기타 전자의 매력적이고 반발력으로 인해 다른 전하에서 멀어 질 때 잠재적 인 에너지가 있습니다.
- 책, 체중 또는 사과와 같은 제기 된 대상
- 다이빙 보드 꼭대기에있는 사람
- 언덕 꼭대기에있는 물체
- 스트레칭 스프링 또는 고무 밴드
- 그려진 활
- 폭포 상단의 물
- 댐 뒤의 물
- 충전 된 배터리
- 폭발성
- 화학적 결합이 파손되기 전의 화학적 결합
- 장작, 휘발유 및 기타 연료
- 소화하기 전에 음식
- 활성화하기 전에 화학 핫 팩 또는 콜드 팩
- 켜기 전에 플러그인 기기
- 두 개의 자석이 서로 떨어져 있습니다
- 불안정한 원자는 핵분열이 부패하거나 겪기 전에 입니다
잠재적 에너지 공식
여러 잠재적 에너지 공식이 있습니다. 사용하는 것은 문제의 잠재적 에너지 유형에 달려 있습니다.
- u =mgh (중력), M이 질량 인 곳, G는 중력으로 인해 가속이며 H는 높이입니다
- u =1/2 kx (탄성, Hooke 's Law), 여기서 k는 스프링 상수이고 X는 스프링이 늘린 거리입니다
- U =1/2 CV (전기), 여기서 C는 커패시턴스이고 V는 전위 입니다.
- u =-mb (자기), 여기서 M은 자기 모멘트이고 B는 자기장입니다
잠재적 에너지를 계산하는 방법
가장 일반적인 잠재적 에너지 계산은 중력 전위 에너지입니다. 예를 들어, 지상에서 3.2 미터 인 계단 비행 상단에서 68kg 사람의 잠재적 에너지를 계산하십시오. 9.8 m/s 인 경우 중력으로 인한 가속을 가정하고 (달이나 화성에서 다를 수 있음)
u =mgh
u =(68 kg) (9.8 m/s) (3.2 m)
u =2132.48 kg⋅m⋅s =약 2132 J
전위 대 운동 에너지
전위 + 운동 에너지의 합은 일정하지만 각 형태는 다른 형태로 변환됩니다. 예를 들어, 머리 위로 공을 잡으면 땅에 비해 잠재적 인 에너지가 있습니다. 공을 떨어 뜨리면 잠재적 에너지가 감소하지만 운동 에너지는 증가합니다. 공은 땅에 맞을 때 최대 운동 에너지를 가지고 있지만 잠재적 인 에너지가 제로입니다. 마찬가지로, 선반에 앉아있는 배터리는 잠재적 인 에너지를 가지고 있습니다. 전력을 끌어내는 물체에 연결하면 잠재적 에너지 중 일부는 운동 전기 에너지로 변환됩니다.
참조
- Feynman, Richard P. (2011). "일과 잠재적 에너지". 물리학에 관한 Feynman 강의, vol. I. 기본 서적. ISBN 978-0-465-02493-3.
- Goel, V. K. (2007). 물리학의 기초 . Tata McGraw-Hill Education. ISBN 978-07-062060-5.
- Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). 과학자와 엔지니어를위한 물리학 (6th ed.). 브룩스/콜. ISBN 0-534-40842-7.
- Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). 현대 물리학 (제 4 판). W. H. 프리먼. ISBN 0-7167-4345-0.
