Kalkulator energii potencjalnej

Nasz Omni kalkulator energii potencjalnej pozwala obliczyć energię zgromadzoną w podniesionym obiekcie. Pełna nazwa tego efektu to energia potencjalna grawitacji; odnosi się ona do energii, która jest zmagazynowana przez obiekt ze względu na jego położenie w przestrzeni.

Wolisz oglądać niż czytać? Sprawdź naszą lekcję wideo na temat grawitacyjnej energii potencjalnej:

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się:

• jak obliczyć energię potencjalną,
• jak wygląda wzór na energię potencjalną grawitacji.

Najprostszym sposobem na obliczenie grawitacyjnej energii potencjalnej jest skorzystanie z naszego kalkulatora energii potencjalnej. Narzędzie to szacuje energię potencjalną na podstawie trzech wartości. Są to:

1. masa obiektu,
2. przyspieszenie grawitacyjne, które na Ziemi wynosi $9,81 \ \mathrm{m/s^2}$ lub $1 \ \mathrm g$ (w kalkulatorze przyspieszenia grawitacyjnego 🇺🇸 wyjaśniono, dlaczego ma ono taką wartość), oraz
3. wysokość obiektu (względem wybranego poziomu odniesienia).

Następnie kalkulator poda ci wynik w dżulach, który możesz przeliczyć na inne jednostki, korzystając np. z przelicznika energii 🇺🇸. Jak w przypadku wszystkich naszych kalkulatorów, ten kalkulator energii potencjalnej nie jest przystosowany wyłącznie do obliczania energii potencjalnej. Wystarczy wprowadzić dowolne trzy z czterech zmiennych, aby z łatwością znaleźć czwartą.

Jeśli chcesz obliczyć energię obiektu będącego w ruchu, polecamy nasz kalkulator energii kinetycznej.

Sprawdźmy, co się kryje za naszym kalkulatorem energii potencjalnej. Aby pomóc ci to sobie wyobrazić, naszym przykładem niech będzie masywna kula używana do rozbiórek budynków, zamontowana na dźwigu. Grawitacyjna energia potencjalna tej kuli zależy od dwóch czynników — masy kuli i wysokości, na którą jest podniesiona. Zależność między grawitacyjną energią potencjalną a masą i wysokością obiektu opisuje następujące równanie:

$\mathrm{E_p} = m \cdot h \cdot g$

gdzie:

• $\mathrm{E_p}$ — energia potencjalna grawitacji obiektu,
• $m$ — masa danego obiektu,
• $h$ — wysokość nad poziomem odniesienia, oraz
• $g$ — moc pola grawitacyjnego działającego na obiekt (1 g, czyli 9,81 m/s² na Ziemi).

Wzór jest stosunkowo prosty. Obiekt, który nie jest uniesiony nad ziemią, będzie miał wysokość równą zero, a więc i zerową energię potencjalną. Gdy podwoimy masę lub wysokość obiektu, jego energia potencjalna również się podwoi.

Analizowanie energii potencjalnej jest przydatne w niektórych problemach fizycznych. Omówiliśmy je w poniższych narzędziach:

1. Kalkulator równi pochyłej 🇺🇸 — obiekt zsuwający się po pochylni traci energię potencjalną, która w wyniku tarcia zamienia się na energię kinetyczną i ciepło.
2. Kalkulator spadku swobodnego 🇺🇸 — W podobny sposób obiekt spada pod wpływem siły grawitacji, nabierając prędkości — a więc i energii kinetycznej.

Energia potencjalna wyraża, ile energii jest zmagazynowane w danym układzie. Istnieje wiele rodzajów energii potencjalnej: grawitacyjna, sprężystości, chemiczna itd. Energia potencjalna może być zamieniona na inne rodzaje energii, w ten sposób „uwalniając” to, co zostało zgromadzone. W przypadku grawitacyjnej energii potencjalnej, podniesiony obiekt ma określony potencjał, ponieważ kiedy w końcu spadnie, zyska prędkość dzięki zamianie energii potencjalnej w energię kinetyczną.

Aby obliczyć energię potencjalną grawitacji, wykonaj następujące kroki:

1. Znajdź wartość przyspieszenia grawitacyjnego w punkcie odniesienia. Na powierzchni Ziemi możesz użyć g = 9,81 m/s².
2. Pomnóż masę obiektu (m) i wysokość nad poziomem odniesienia (h) przez przyspieszenie g, aby znaleźć energię potencjalną:
   E = m · g · h.
3. Otrzymasz wynik w dżulach, jeśli użyłeś/aś jednostek SI.

Dla jabłka o masie m = 0,1 kg zawieszonego na wysokości h = 2,5 m, energia potencjalna grawitacji wynosi E = 2,4525 J, czyli mniej więcej pół kalorii. Aby uzyskać ten wynik, należy pomnożyć m przez h i przez g, przy założeniu że g = 9,81 m:

E = 0,1 kg · 2,5 m · 0,81 m/s² = 2,4525 J

Nie do końca. Zarówno energia kinetyczna jak i energia potencjalna są formami energii, ale nie są one takie same.

• Energia potencjalna jest statyczną wielkością, która opisuje energię zgromadzoną przez obiekt umieszczony na danej wysokości.
• Energia kinetyczna jest związana z ruchem i opisuje energię obiektu jako funkcję jego prędkości.

Energia kinetyczna może przekształcić się w energię potencjalną i odwrotnie poprzez ruch pionowy.