Potenciální energie

Z Multimediaexpo.cz

Potenciální energie (též polohová energie) je druh energie, kterou má každé těleso nacházející se v potenciálovém poli určité síly. Podle síly působící na dané těleso lze rozlišit více druhů potenciální energie: gravitační potenciální energie, potenciální energie pružnosti, tlaková potenciální energie, elektrostatická potenciální energie.

Obsah

Značení

  • Doporučená značka: Ep
  • Odvozená jednotka SI: joule, značka "J"
  • Další jednotky: viz jednotky energie

Výpočet

Obecně

Pro přírůstek potenciálních energií platí

<math>\Delta E_{\mathrm p} = E_{\mathrm 2} - E_{\mathrm 1} = -W \,</math>,

kde <math>W</math> je práce, kterou vykonají síly pole, a <math>E_{\mathrm 1}</math>, <math>E_{\mathrm 2}</math> je potenciální energie v bodech <math>1</math> a <math>2</math>. Pro elementární přírůstky lze předchozí vztah zapsat ve tvaru

<math>\mathrm{d}E_{\mathrm p} = -\mathrm{d}W \,</math>

Pomocí obecného vztahu pro práci lze pak určit

<math>E_{\mathrm p} = - \int \mathbf{F}\cdot\mathrm{d}\mathbf{s}</math>

V konkrétních případech je podle působící síly vhodné využít vhodných speciálních vztahů pro mechanickou práci, práci elektrického pole, práci magnetického pole apod.

Potenciální energie tíhová

V případě, že lze silové působení popsat homogenním tíhovým polem s tíhovým zrychlením <math>g \,</math> (tedy v přiblížení, kdy zanedbáváme pokles tíhového zrychlení s výškou), lze potenciální energii tělesa s hmotností <math>m \,</math> vyjádřit jednoduchým vztahem

<math>E_{\mathrm p} = mgh \,</math>,

kde <math>h \,</math> je výška nad úrovní, pro kterou je potenciální energie nulová (zpravidla zemský povrch).

Vlastnosti

  • Potenciální energie může nabývat kladných i záporných hodnot.
  • Potenciální energie je relativní, záleží na tom, vzhledem k čemu se vztahuje. Při výpočtech se nulová hladina potenciální energie volí buď v rovnovážné poloze, kde jsou příslušné síly v rovnováze, nebo v nekonečnu, kde je velikost příslušných sil na těleso nulová. Pro přeměnu energií ale na volbě nulové hladiny potenciální energie nezáleží, rozhodující je pouze změna této energie.
  • Potenciální energie je definovaná pouze v potenciálovém silovém poli, což je pole, jehož rotace je rovna nule. V takovém poli lze definovat potenciál <math>U</math>. Potenciální energii je pak možné vyjádřit prostřednictvím potenciálu.

Související články

Citováno z „http://www.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Potenci%C3%A1ln%C3%AD_energie“