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잠재적 인 에너지는 단순히 실현되지 않은 단순한 에너지처럼 들리며, 그렇게 생각하면 그것이 실제적이지 않다고 믿게 할 수 있습니다. 그러나 지상에서 30 피트 떨어진 안전한 장소에 서 있으면 의견이 바뀔 수 있습니다. 금고는 중력의 힘으로 인해 잠재적 인 에너지를 가지고 있으며 누군가가 밧줄을 잡아 당기면 그 에너지가 운동 에너지로 바뀌고 금고가 당신에게 도달 할 때까지 충분한 "실제화 된"에너지를 줄 것입니다 당신은 쪼개는 두통.
더 나은 잠재적 에너지 정의는 저장된 에너지이며, 에너지를 저장하기 위해서는 "작업"이 필요합니다. 물리학은 작업에 대한 특정 정의를 가지고 있습니다. 힘은 물체를 멀리서 움직일 때 수행됩니다. 일은 에너지와 관련이 있습니다. SI 시스템에서 줄 단위로 측정되며, 이는 또한 잠재적 인 운동 에너지 단위입니다. 작업을 잠재적 에너지로 변환하려면 특정 유형의 힘에 대항하여 행동해야하며 몇 가지가 있습니다. 힘은 중력, 스프링 또는 전기장 일 수 있습니다. 힘의 특성에 따라 작업을 수행하여 저장하는 잠재적 에너지의 양이 결정됩니다.
지구 중력장에 대한 잠재적 에너지 공식
중력이 작용하는 방식은 두 몸이 서로를 끌어 당기는 것입니다. 그러나 지구의 모든 것은 지구 자체에 비해 너무 작아서 지구의 중력장 만이 중요합니다. 몸을 들어 올리면엠)는 그 몸이 땅을 향해 가속하는 경향이 있습니다. 힘의 크기 (에프)는 Newtons 2nd Law에서 제공합니다. 에프 = mg, 어디 지 지구의 어느 곳에서나 중력으로 인한 가속도입니다.
몸을 높이로 들어 올리고 h. 이 작업을 수행하기위한 작업량은 힘 × 거리 또는 mgh. 이 작업은 잠재적 에너지로 저장되므로 지구 중력장의 잠재적 에너지 방정식은 다음과 같습니다.
중력 잠재력 에너지 = mgh
탄성 잠재력 에너지
스프링, 고무 밴드 및 기타 탄성 재료는 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 화살표를 쏘기 직전에 활을 뒤로 당길 때하는 일입니다. 스프링을 신축 또는 압축 할 때 스프링이 평형 위치로 복원되도록 작용하는 반대 힘이 작용합니다. 힘의 크기는 신축 또는 압축 거리에 비례합니다 (엑스). 비례 상수케이)는 스프링의 특징입니다. 훅스 법에 따르면 에프 = −kx. 빼기 부호는 스프링의 복원력을 나타내며, 이는 스프링을 늘리거나 압축하는 것과 반대 방향으로 작용합니다.
탄성 재료에 저장된 잠재적 에너지를 계산하려면 힘이 다음과 같이 커짐을 인식해야합니다. 엑스 증가합니다. 그러나 무한 거리의 경우 F는 일정합니다. 0 (평형)과 최종 확장 또는 압축 사이의 모든 무한 거리의 힘을 합산 엑스, 수행 한 작업과 저장된 에너지를 계산할 수 있습니다. 이 합산 과정은 적분이라는 수학적 기술입니다. 탄성 재료의 잠재적 에너지 공식을 생성합니다.
잠재적 에너지 = kx2/2
어디 엑스 확장이며 케이 스프링 상수입니다.
전기 전위 또는 전압
양전하 이동 고려 큐 더 큰 양전하에 의해 생성 된 전기장 내 큐. 전기 반발력으로 인해 더 작은 전하를 더 큰 전하에 더 가깝게 이동시키는 작업이 필요합니다. Coulombs 법에 따르면, 어느 시점에서든 청구 사이의 힘은 kqQ/아르 자형2, 어디 아르 자형 그들 사이의 거리입니다. 이 경우 케이 스프링 상수가 아닌 쿨롱 상수입니다. 물리학자는 케이. 이동하는 데 필요한 작업을 고려하여 잠재적 에너지를 계산합니다. 큐 무한히 멀다 큐 그 거리까지 아르 자형. 이것은 전위 에너지 방정식을 제공합니다.
전기 잠재적 에너지 = kqQ/아르 자형
전위는 약간 다릅니다. 단위 충전 당 저장된 에너지의 양과 전압으로 알려진 전압은 볼트 (줄 / 쿨롱) 단위로 측정됩니다. 전하에 의해 생성 된 전위 또는 전압에 대한 방정식 큐 멀리서 아르 자형 입니다 :
전기 잠재력 = kQ/아르 자형