Potansiyel enerji

Rafın üstündeki bir kitap hareketsiz durur, ama düşerse yere çarpacak kadar enerjiye sahiptir. Bu "bekleyen" enerjiye potansiyel enerji denir. Cisim yüksekte durduğu için yerçekimine karşı yapılmış işi içinde saklar; serbest bırakıldığında bu enerji hareket enerjisine dönüşür.

Yerçekimi potansiyel enerjisi

Ep = m × g × h

m kilogram cinsinden kütle, g yaklaşık 9,81 m/s² olan yerçekimi ivmesi, h metre cinsinden yüksekliktir; sonuç joule (J) olarak çıkar.

Örnekler

• 2 kg'lık bir saksı 5 m yükseklikteki balkonda: 2 × 9,81 × 5 = 98,1 J.
• 1 m³ su (1.000 kg) 100 m yükseklikte: 1.000 × 9,81 × 100 = 981.000 J, yani yaklaşık 0,27 kWh. Barajların elektrik üretimi bu dönüşüme dayanır; türbin ve jeneratör kayıpları nedeniyle şebekeye ulaşan miktar biraz daha azdır.

Kendi değerlerinle hesap yapmak için potansiyel enerji aracını kullanabilirsin.

Referans seviyesi meselesi

Potansiyel enerjinin mutlak bir sıfırı yoktur; yüksekliği nereden ölçtüğüne bağlıdır. Masa üstünü mü, zemini mi, deniz seviyesini mi referans aldığın sonucu değiştirir. Fiziksel olarak anlamlı olan, iki konum arasındaki farktır. Bu yüzden problemlerde referans seviyesini baştan belirlemek gerekir.

Diğer türleri

Gerilmiş bir yay esneklik potansiyel enerjisi depolar: E = ½ × k × x². Kimyasal bağlarda ve yüklü parçacıklar arasında da potansiyel enerji vardır. Sürtünmesiz bir sistemde potansiyel ve kinetik enerji toplamı sabittir; düşen cisim hızlanırken kaybettiği yüksekliği hıza çevirir. Bu ilkeyle 5 m'den düşen bir cismin yere yaklaşık √(2 × 9,81 × 5) ≈ 9,9 m/s hızla çarptığını hesaplayabilirsin; serbest düşme aracı de aynı sonucu verir.