พลังงานศักย์
| English | ไทย |
|---|---|
| potential energy/pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | พลังงานศักย์ |
ค้อนที่ยกสูงเก็บพลังงานรออยู่
- ยกค้อนเหนือตะปู แล้วมันก็... รออยู่ แต่มันมีพลังงานสะสมไว้พร้อมที่จะตอก
- พลังงานสามารถถูก เก็บ ไว้โดยตำแหน่งหรือรูปร่าง ไม่ได้มีเพียงจากการเคลื่อนที่เท่านั้น
- เราเรียกพลังงานที่เก็บนี้ว่า พลังงานศักย์
- เมื่อปล่อยมัน ออกไป พลังงานที่เก็บจะไหลออกมาเป็นการเคลื่อนที่
พลังงานศักย์โน้มถ่วง
- การยกมวล $m$ ขึ้นไปที่ความสูง $h$ จะเก็บ พลังงานศักย์โน้มถ่วง: $E_p = mgh$
- มันเท่ากับงานที่ทำางต่อต้านแรงโน้มถ่วงในการยกมันขึ้น
- ยิ่งยกสูง หรือยิ่งหนัก มวล越多 พลังงานที่เก็บก็จะ越多
- ปล่อยให้มันตกลง พลังงาน $mgh$ นี้จะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์
เก็บพลังงานด้วยการยก
เพิ่มจุดเริ่มต้น的高度ดูว่ามี potential energy กี่ joule ที่พร้อมเปลี่ยนเป็น kinetic energy
ยกหนังสือ $2\ \text{kg}$ ไปวางบนชั้น $1.5\ \text{m}$ ($g = 9.8\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$) มี gravitational PE กี่joule?
$E_p = mgh = 2 \times 9.8 \times 1.5 = 29.4\ \text{J}$.
พลังงานศักย์โน้มถ่วง $mgh$ เพิ่มเมื่อคุณเพิ่มสิ่งใดสิ่งหนึ่งต่อไปนี้?
$E_p = mgh$ เติบโตตามมวล ความสูง และ $g$ สีไม่เกี่ยวข้อง
เมื่อบนถูกยกแล้วตก下来 Gravitational potential energy เปลี่ยนเป็น kinetic energy
เมื่อheight ลดลง $mgh$ ลดลง และ lost PE ปรากฏขึ้นใหม่เป็น kinetic energy $\tfrac12 mv^2$
พลังงานศักย์ยืดหยุ่น
- สปริงที่ถูกยืดหรืออัด ก็เก็บพลังงานเช่นกัน: พลังงานศักย์ยืดหยุ่น $E_p = \tfrac12 k x^2$
- ที่นี่ $k$ คือค่าคงที่ของสปริง และ $x$ คือการยืดออก
- ธนูที่ดึงออก, สปริงที่ถูกบิด, ที่นอน trampolines ที่กด — ทั้งหมดเก็บพลังงานศักย์ยืดหยุ่น
- ปล่อยการบิดเบี้ยวออกไป พลังงานที่เก็บจะกลายเป็นการเคลื่อนที่
Elastic potential energy ของสปริงคือ $\tfrac12 k \_\_$ (เติมส่วนที่หายไป)
$E_p = \tfrac12 k x^2$ — มันเติบโตตามกำลังสองของการยืด
พลังงานศักย์เป็นเรื่องสัมพัทธ์
- พลังงานศักย์โน้มถ่วงขึ้นอยู่กับ ระดับอ้างอิง ที่คุณเลือกสำหรับ $h = 0$
- เฉพาะ การเปลี่ยนแปลง ใน PE ($\Delta E_p$) ที่มีนัยสำคัญทางฟิสิกส์ ดังนั้นคุณสามารถเลือกจุดศูนย์ได้ตามใจ
- PE มาพร้อมกับ แรงอนุรักษ์ — เกรavity และสปริง — ซึ่งมีพลังงานที่เก็บไว้สามารถกู้คืนได้เต็มที่
- แรงเสียดทานไม่ใช่แรงอนุรักษ์: พลังงานของมันเปลี่ยนเป็นความร้อนและไม่อาจกู้คืนกลับมาเป็น PE ได้
Gravitational potential energy มีค่า absolute值เดียว สำหรับผู้สังเกตทุกคนเท่ากัน
วัดเทียบกับ zero height ที่เลือก; เฉพาะ การเปลี่ยนแปลง ใน PE ที่มีนัยสำคัญทางฟิสิกส์
แรงใดที่มีพลังงานที่เก็บไว้สามารถกู้คืนได้ทั้งหมดเป็น potential energy?
แรงโน้มถ่วงเป็นแรง conservative — พลังงานกู้คืนได้ทั้งหมด แรงเสียดทานเปลี่ยนพลังงานเป็นความร้อน
PE โน้มถ่วงวัด เทียบกับความสูงศูนย์ที่เลือก — ไม่มีค่าสัมบูรณ์เสมอ ต้องระบุให้ชัดเจนว่า $h = 0$ อยู่ที่ไหน (พื้น, ดิน, โต๊ะ) เฉพาะ การเปลี่ยนแปลง ของ PE เท่านั้นที่มีผลต่อฟิสิกส์
ยกหนังสือ $2\ \text{kg}$ ขึ้นไปวางบนชั้นวางที่สูง $1.5\ \text{m}$ ($g = 9.8\ \tfrac{\text{N}}{\text{kg}}$)
- $E_p = mgh = 2 \times 9.8 \times 1.5 = 29.4\ \text{J}$.
$29.4\ \text{J}$ นั้นถูกเก็บไว้ พร้อมที่จะกลายเป็นพลังงานจลน์หากหนังสือตก
พลังงานศักย์ คือพลังงานที่เก็บไว้จากตำแหน่งหรือรูปร่าง PE โน้มถ่วง คือ $E_p = mgh$; PE ยืดหยุ่น คือ $E_p = \tfrac12 kx^2$. PE โน้มถ่วงวัด เทียบกับศูนย์ที่เลือก และเฉพาะ การเปลี่ยนแปลง ของมันเท่านั้นที่สำคัญ มันมาจาก แรงอนุรักษ์