| English | 의미 |
|---|---|
| potential energy/pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | 위치 에너지 |
들어 올린 망치에 에너지가 저장됨
- 못 위에 망치를 들어 올리면... 그저 기다립니다. 그러나 이제 그에게 에너지가 있어, 치는 준비가 되어 있습니다.
- 에너지는 운동뿐만 아니라 위치나 모양에 의해 저장될 수 있습니다.
- 이 저장된 에너지를 위치 에너지라고 부릅니다.
- 놓아주면 저장이 운동 에너지로 다시 흘러 나옵니다.
중력 위치 에너지
- 질량 $m$을 높이 $h$만큼 들어 올리면 중력 위치 에너지가 저장됩니다: $E_p = mgh$.
- 이는 중력에 대항하여 들어 올릴 때 한 일과 같습니다.
- 더 높게 들거나 질량이 무거울수록 더 많은 에너지가 저장됩니다.
- 떨어지게 하면 이 $mgh$이 운동 에너지로 변환됩니다.
들어 올림으로써 에너지를 저장하기
시작 높이를 높여 위치 에너지가 몇 줄저장되는지 확인하고, 이것이 운동 에너지로 전환될 수 있음을 보십시오.
$2\ \text{kg}$ kg 책상을 $1.5\ \text{m}$ m 높은 선반에 들어 올리세요 ($g = 9.8\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$). 중력 위치 에너지가 몇 줄저장되었습니까?
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$E_p = mgh = 2 \times 9.8 \times 1.5 = 29.4\ \text{J}$.
중력 위치 에너지 $mgh$ 증가 시 키우면 다음 중 어떤 것을 증가시키는 것입니까?
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
$E_p = mgh$은 질량, 높이 및 $g$에 따라 증가합니다. 색상은 관련이 없습니다.
올려진 물체가 떨어지면 중력 위치 에너지가 운동 에너지로 변환됩니다.
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높이가 낮아짐에 따라 $mgh$ 감소하고 잃어버린 PE는 운동 에너지 $\tfrac12 mv^2$로 다시 나타납니다.
탄성 위치 에너지
- 늘어나거나 압축된 스프링도 에너지를 저장합니다: 탄성 위치 에너지 $E_p = \tfrac12 k x^2$.
- 여기서 $k$는 스프링 상수이고 $x$은 신도입니다.
- 당긴 활, 감은 스프링, 누른 트램폴린 — 모두 탄성 위치 에너지를 가집니다.
- 변형을 풀면 저장이 운동 에너지가 됩니다.
스프링의 탄성 위치 에너지는 $\tfrac12 k \_\_$입니다 (빈칸 채우기).
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$E_p = \tfrac12 k x^2$ — 변위의 제곱에 비례하여 증가합니다.
위치 에너지는 상대적입니다
- 중력 위치 에너지는 선택한 $h = 0$ 기준면에 따라 다릅니다.
- 물리적으로 중요한 것은 PE의 변화량($\Delta E_p$)뿐이므로, 임의의 0점을 선택할 수 있습니다.
- PE는 보존력 — 중력과 스프링 — 과 관련이 있으며, 이들의 저장 에너지는 완전히 회수 가능합니다.
- 마찰력은 보존력이 아닙니다: 에너지는 열로 변하여 PE로 회복될 수 없습니다.
중력 위치 에너지는 모든 관찰자에게 동일한 절대값을 가집니다.
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선정한 기준 높이(영점)에 대해 측정되며, 오직 변화량만이 물리적으로 의미 있습니다.
어떤 힘의 저장된 에너지를 완전히 위치 에너지로 회수할 수 있습니까?
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중력은 보존력입니다 — 에너지가 완전히 회수 가능합니다. 마찰력은 에너지를 열로 변환합니다.
중력 위치 에너지는 선택한 0높이에 대해 측정됩니다 — 절대값은 없습니다. 항상 $h = 0$이 어디인지 명시하십시오(바닥, 지면,机台). 오직 PE의 변화량만이 물리학적 영향을 미칩니다.
$2\ \text{kg}$ 두꺼운 책을 $1.5\ \text{m}$ 높은 선반에 올려놓으십시오 ($g = 9.8\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$).
- $E_p = mgh = 2 \times 9.8 \times 1.5 = 29.4\ \text{J}$.
이 $29.4\ \text{J}$이 저장되어 있으며, 책이 떨어지면 운동 에너지가 될 수 있습니다.
위치 에너지는 위치나 모양에 의한 저장된 에너지입니다. 중력 위치 에너지는 $E_p = mgh$; 탄성 위치 에너지는 $E_p = \tfrac12 kx^2$입니다. 중력 위치 에너지는 선택한 0에 대해 측정되며, 오직 그 변화량만이 중요합니다. 보존력에서 기인합니다.