انرژی پتانسیل: انرژی ذخیرهشده برای روز مبادا!
انرژی پتانسیل چیست و چگونه کار میکند؟
فرض کن یک توپ پینگپنگ را در دستت گرفتهای و آن را بالا میبری. این توپ اکنون انرژی ذخیرهشده دارد. این انرژی، همان انرژی پتانسیل است. انرژی پتانسیل به جسم این قابلیت را میدهد که در آینده کار انجام دهد. وقتی توپ را رها میکنی، این انرژی ذخیرهشده آزاد میشود و به انرژی حرکتی (جنبشی) تبدیل میگردد.
- PE نماد انرژی پتانسیل گرانشی است.
- m نماد جرم جسم (مثلاً توپ) است.
- g نماد شتاب گرانش زمین است.
- h نماد ارتفاع جسم از سطح مبنا است.
انواع اصلی انرژی پتانسیل
انرژی پتانسیل را میتوان به چند دستهی مهم تقسیم کرد. دو نوع از مهمترین آنها که در زندگی روزمره بسیار با آنها سر و کار داریم، در جدول زیر معرفی شدهاند:
| نوع انرژی پتانسیل | علت ذخیرهسازی انرژی | مثالهای ملموس |
|---|---|---|
| انرژی پتانسیل گرانشی | موقعیت جسم در یک میدان گرانشی (مثل ارتفاع) |
• کتاب روی قفسه • برفی که روی شیروانی خانه نشسته • آب پشت سد |
| انرژی پتانسیل کشسانی | تغییر شکل اجسام کشسان (فشردهسازی یا کشیدهشدن) |
• فنر خودکار فشرده • کش پارهشدهی تیر و کمان • ترامپولین وقتی روی آن میپری |
تبدیل انرژی پتانسیل به سایر انرژیها
جالب است بدانی که انرژی پتانسیل میتواند به شکلهای دیگر انرژی تبدیل شود. این تبدیل انرژی در بسیاری از وسایل و پدیدههای اطراف ما اتفاق میافتد.
یک مثال ساده، چراغ قوهی دستی است. وقتی تو اهرم چراغ قوه را فشار میدهی، در واقع یک فنر را فشرده میکنی و به آن انرژی پتانسیل کشسانی میدهی. با رها کردن اهرم، این انرژی آزاد میشود و معمولاً به انرژی حرکتی و سپس انرژی الکتریکی تبدیل میگردد تا لامپ چراغ روشن شود.
مثال دیگر، ساخت سد آبی است. مهندسان با جمعآوری آب در پشت یک سد بلند، حجم عظیمی از انرژی پتانسیل گرانشی ذخیره میکنند. وقتی دریچههای سد باز میشوند، آب از ارتفاع بالا به سمت پایین سرازیر میشود. انرژی پتانسیل آب به انرژی جنبشی تبدیل شده و سپس با چرخاندن توربینهای بزرگ، به انرژی الکتریکی (برق) تبدیل میشود که ما در خانههای خود از آن استفاده میکنیم.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
۱ انرژی پتانسیل (Potential Energy): انرژی ذخیرهشده در یک جسم به دلیل موقعیت، شکل یا پیکربندی آن.
۲ انرژی پتانسیل گرانشی (Gravitational Potential Energy): انرژی ذخیرهشده در یک جسم به دلیل موقعیت آن در یک میدان گرانشی، مانند ارتفاع از سطح زمین.
۳ انرژی پتانسیل کشسانی (Elastic Potential Energy): انرژی ذخیرهشده در یک جسم کشسان هنگامی که تغییر شکل مییابد (کشیده، فشرده یا خم میشود).
