آشنایی کامل با انرژی پتانسیل

• توسط : محبوبه خاوری
• در : ۱۳۹۹-۰۴-۰۵
• در : اخبار علمی و آموزشی

در این مقاله قرار است به آشنایی کامل با انرژی پتانسیل بپردازیم. انرژی پتانسیل انرژی پنهان در یک جسم در حالت سکون است؛ انرژی پتانسیل یکی از دو شکل انرژی محسوب می شود؛ شکل دوم انرژی، انرژی جبشی است که بحث این مقاله نیست و باید در مقاله جداگانه ای مفصلاً به آن پرداخت اما به صورت کلی انرژی جنبشی انرژی است که اجسام در حال حرکت از آن برخوردارند.

انرژی پتانسیل یک مفهوم اصلی هر بحث مبتنی بر فیزیک و یکی از متغیرهای تأثیرگذار در فرمول هایی است که جهان شناخته شده ما را توصیف می کند.

انرژی پتانسیل چیست؟

انرژی پتانسیل اساساً همان چیزی است که به نظر می رسد اما یک سری پیچیدگی هایی درک تعریف و مفهوم آن وجود دارد. انرژی پتانسیل در یک جشم به موقعیت آن نسبت به سایر اشیاء بستگی دارد. برای مثال انرژی پتانسیل یک آجر که از ارتفاعی آویزان است به طور کل از انرژی پتانسیل دو آجر که بر روی زمین در کنار هم قرار دارند بیشتر است؛ دلیل این موضوع هم این است آجر معلق شده موقعیت نسبی خاصی با زمین ایجاد می کند که به آن انرژی بیشتری می بخشد اما دو آجر در کنار یکدیگر انرژی بیشتری به هم نمی دهند زیرا هیچ نیرویی روی آن ها وجود ندارد.
همین اصل را می توان در هر مقیاس چه بزرگ و چه کوچک، اعم از مقیاس های کهکشانی یا مقیاس های اتمی به کار برد.

اتم ها نیز دارای انرژی پتانسیل هستند اگرچه حرکت مداوم آنها بخش اعظمی از انرژی پتانسیل آن ها را به انرژی جنبشی تبدیل می کند.

بیشتر بخوانید : آلبرت انیشتین نابغه عصر ما

آشنایی کامل با انرژی پتانسیل

نحوه محاسبه انرژی پتانسیل

انرژی (Energy) به توانایی یک شی یا سیستم در انجام کار اشاره دارد؛ انرژی به اشکال مختلفی از جمله مکانیکی، حرارتی، شیمیایی، هسته ای و … به وجود می آید. فعالیت و کار کردن (Work )به انتقال انرژی از یک جسم به هدف دیگر اشاره دارد و لذا با انرژی جنبشی رابطه نزدیکی دارد. در این بین توان (Power) نیز نرخی است که در آن انرژی بین دو یا چند جسم انتقال می یابد. این سه مفهوم (انرژی،کار و توان) مفاهیمی هستند که به یکدیگر شباهت دارند و به هم نزدیک هستند و فهم هر یک از آن ها تا حدودی وابسته به درک دو مفهوم دیگر وابسته است.

انرژی و کار با استفاده از ژول اندازه گیری می شوند که به نام جیمز پرسکات ژول James Prescott Joule، فیزیکدانی که فرمول های انتقال انرژی را ایجاد کرد؛ نام گذاری شده اند. انرژی و کار با استفاده از واحدهای مشابه اندازه گیری می شوند زیرا آن ها هر دو دو یک طرف سکه هستند – کار فقط انرژی در حرکت است.-

آشنایی کامل با انرژی پتانسیل

توان با وات اندازه گیری می شود که به نام مخترع اسکاتلندی، جیمز وات نام گذاری شده است. Wattage نیز اندازه گیری تولید گرما است. هر زمان انرژی منتقل شود، گرما تولید می شود و هرچه سریع تر این انتقال صورت گیرد، گرمای بیشتری ایجاد می شود.

انرژی بالقوه هر شیء معین، اندازه گیری پتانسیل آن برای انجام کار، ایجاد گرما و تولید انرژی است. به همین دلیل، محاسبه انرژی بالقوه یک جسم به عواملی چون مقدار جرم آن، فاصله از زمین، بار الکتریکی ، فاصله از سایر اجسام و نیروهای الاستیک داخلی (یعنی هر نیروی مکانیکی داخلی) بستگی دارد.
ساده شده این فرمول می تواند به شرح زیر باشد:

انرژی پتانسیل = mgh

m : جرم جسم بر حسب کیلو گرم
g : شتاب گرانش زمین (۹/۹ متر بر ثانیه در سطح زمین)
h : h ارتفاع جسم از مبدأ انرژی پتانسیل بر حسب متر

بیشتر بخوانید : جهان چگونه به وجود آمد؟