אנרגיה פוטנציאלית
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| potential energy/pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | אנרגיה פוטנציאלית |
פטיש מורם מחזיק אנרגיה, מחכה
- הרם פטיש מעל מסמר והוא פשוט... מחכה. ועם זאת, הוא כעת מחזיק אנרגיה, מוכן לפגוע.
- אנרגיה יכולה להיות מוצרת על ידי מיקום או צורה, ולא רק על ידי תנועה.
- אנו מכנים את האנרגיה המוצרת הזו אנרגיה פוטנציאלית.
- שחררו אותה והמאגר יזרום חזרה אל תנועה.
אנרגיה פוטנציאלית כבידתית
- הרמת מסה $m$ לגובה $h$ מאחסנת אנרגיה פוטנציאלית כבידתית (PE): $E_p = mgh$.
- הוא שווה לעבודה שנעשתה נגד הכובד כדי להרים אותו.
- ככל שהמרחק להרמה גדול יותר, או שמסת הגוף כבדה יותר, כך נאגרת יותר אנרגיה.
- תנו את הגוף ליפול והאנרגיה $mgh$ הזו תימרה לאנרגיה קינטית.
אגור אנרגיה על ידי הרמה
הרם את הגובה ההתחלתי והסתכל כמה אנרגיה פוטנציאלית מוסקנת, מוכנה להפוך לאנרגיה קינטית.
הרם ספר $2\ \text{kg}$ למדף בגובה $1.5\ \text{m}$ ($g = 9.8\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$). כמה אנרגיה פוטנציאלית כבידתית מוסקנת, ביחידות ג'ול?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$E_p = mgh = 2 \times 9.8 \times 1.5 = 29.4\ \text{J}$.
אנרגיה פוטנציאלית כבידתית $mgh$ בעת שאתה מגדיל איזה מאלו?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
האנרגיה הפוטנציאלית, $E_p = mgh$, עולה עם המסה, הגובה והכבידה, $g$. הצבע הוא ללא רלוונטיות.
כאשר גוף מורם נופל, אנרגיה הפוטנציאלית הכבידתית שלו הופכת לאנרגיה קינטית.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ככל הגובה יורד, $mgh$ יורד וה-PE האבוד מופיע כעודף אנרגיה קינטית $\tfrac12 mv^2$.
אנרגיה פוטנציאלית אלסטית
- קפיץ מתוח או דחוס גם הוא מאחסן אנרגיה: אנרגיה פוטנציאלית אלסטית $E_p = \tfrac12 k x^2$.
- כאן $k$ הוא קבוע הקפיץ ו-$x$ הוא ההתארכות.
- קשת מורכבת, קפיץ סרוג, טראמפולינה לחוצה — כולם מחזיקים אנרגיה פוטנציאלית אלסטית.
- שחרור העיוות והאנרגיה המאוחסנת הופכת לתנועה.
האנרגיה הפוטנציאלית האלסטית של קפיץ היא $\tfrac12 k \_\_$ (השלם את החלק החסר).
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$E_p = \tfrac12 k x^2$ — היא גדלה עם הריבוע של ההתרחבות.
אנרגיה פוטנציאלית היא יחסית
- אנרגיה פוטנציאלית כבידתית תלויה ב-רמת הייחוס שבה בחרתם עבור $h = 0$.
- רק שינויים באנרגיה פוטנציאלית ($\Delta E_p$) הם משמעותיים פיזיקלית, ולכן ניתן לבחור כל אפס.
- אנרגיה פוטנציאלית קשורה ל-כוחות שימוריות — כמו כבידה וקפיצים — שבהם האנרגיה המאוחסנת ניתנת לשחזור מלא.
- חיכוך אינו כוח שימורי: האנרגיה שלו הופכת לחום ואינה ניתנת לשחזור כאנרגיה פוטנציאלית.
לאנרגיה פוטנציאלית כבידתית יש ערך מוחלט אחד, זהה לכל צופה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
היא נמדדת ביחס לגובה אפס שנבחר; רק השינוי באנרגיה פוטנציאלית הוא בעל משמעות פיזיקלית.
לאיזה כוח האנרגיה המוסקת יכולה להיות משוקמת במלואה כאנרגיה פוטנציאלית?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כבידה היא כוח שמרני — האנרגיה שלו משוקמת במלואה. חיכוך ממיר אנרגיה לחום.
אנרגיה פוטנציאלית כבידתית נמדדת יחסית לגובה אפס שנבחר — אין ערך מוחלט. יש לציין תמיד היכן נמצא $h = 0$ (רצפה, קרקע, שולחן). רק ה-שינוי באנרגיה הפוטנציאלית משפיע על הפיזיקה.
הרמו ספר $2\ \text{kg}$ מדף בגובה $1.5\ \text{m}$ ($g = 9.8\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$).
- $E_p = mgh = 2 \times 9.8 \times 1.5 = 29.4\ \text{J}$.
האנרגיה הזו ב$29.4\ \text{J}$ נאחסנת ומוכנה להפוך לאנרגיה קינטית אם הספר ייפול.
אנרגיה פוטנציאלית היא אנרגיה מאוחסנת של מיקום או צורה. אנרגיה פוטנציאלית כבידתית היא $E_p = mgh$; אנרגיה פוטנציאלית אלסטית היא $E_p = \tfrac12 kx^2$. אנרגיה פוטנציאלית כבידתית נמדדת יחסית לאפס שנבחר, ורק ה-שינוי שלה חשוב. היא נובעת מכוחות שימוריים.