אנרגיה פוטנציאלית
אנרגיה מאוחסנת שמחכה להשתחרר-כמו קפיץ דחוס או כדור על שפת מדרגה
מהי אנרגיה פוטנציאלית?
אנרגיית גובה
גוף גבוה יכול ליפול ולצבור מהירות.
דוגמה: אבן על הר, מים במאגר, סקייטר על רמפה
אנרגיה אלסטית
גוף דחוס או מתוח יכול לחזור לצורתו.
דוגמה: קפיץ, גומייה מתוחה, קשת ירי
אנרגיה כימית
אנרגיה מאוחסנת בקשרים כימיים.
דוגמה: סוללה, דלק, מזון
אנרגיית גובה (כבידה)
היקף האנרגיה הפוטנציאלית הכובדית (כוח משיכה) הנאגרת במסה נייחת מושפעת באופן ישיר ולינארי ממדד הגובה (h) שלה מעל פני הקרקע ומתאוצת הכבידה המקומית:
הגורמים המשפיעים:
• גובה הגוף-כדור בקומה 10 מסוכן יותר מכדור בקומה 1
• מסת הגוף-פסנתר שנופל מסוכן יותר מנוצה
• כוח הכבידה-בירח (כבידה נמוכה) יש פחות אנרגיית גובה
הנוסחה:
Eₚ = m × g × h
(מסה × תאוצת כבידה × גובה)
כשהגוף נופל, אנרגיית הגובה הופכת לאנרגיה קינטית!
דוגמאות לאנרגיית גובה
| מצב | גובה | אנרגיה פוטנציאלית |
|---|---|---|
| ספר על שולחן | 1 מטר | ~10 ג'אול |
| ילד על מגלשה | 3 מטר | ~900 ג'אול |
| מים בסכר | 100 מטר | מיליוני ג'אול |
| מטוס בשמיים | 10,000 מטר | מיליארדי ג'אול |
* נקודת הייחוס (גובה 0) היא בדרך כלל פני הקרקע
ההבדל בין קינטית לפוטנציאלית
אנרגיה קינטית
• אנרגיה של תנועה
• תלויה במהירות
• הגוף עושה משהו עכשיו
אנרגיה פוטנציאלית
• אנרגיה מאוחסנת
• תלויה במיקום/מצב
• הגוף יכול לעשות משהו
כשגוף נופל, אנרגיה פוטנציאלית הופכת לקינטית!
שאלה לחשיבה
כדור נמצא בראש מדרגות. לאט לאט הוא מתגלגל למטה. מה קורה לאנרגיה שלו?
על פי חוק שימור האנרגיה, במפלס העליון הכדור אוגר אנרגיה פוטנציאלית מקסימלית (קינטית=0). לאורך מורד המדרגות, כוחות מגווונים ממירים בהדרגה את האנרגיה הזו לקינטית, עד לנקודת התחתית בה היא ממצה עצמה כולה (100% קינטית) ונעצרת תוך פליטת חום עקב חיכוך.
תחנות כוח הידרואלקטריות משתמשות באנרגיית הגובה של מים!
מים נאגרים בסכר גבוה ← נופלים דרך צינורות ← מסובבים טורבינות ← מייצרים חשמל!
סכר הובר בארה"ב מייצר חשמל ל-1.3 מיליון בתים!
זו אנרגיה נקייה ומתחדשת-המים חוזרים במחזור הטבע.
שאלה לחשיבה
מהי אנרגיה פוטנציאלית, ומתי גוף "אוגר" אותה בלי שכרגע נע במהירות גבוהה?
אנרגיה פוטנציאלית היא אנרגיה אצורה בשל מיקום, צורה או מצב-למשל גובה בכבידה, מתיחת קפיץ, או קשרים כימיים. היא יכולה להתגלות כקינטית או סוגים אחרים כשהמערכת משתנה.