Potenciální energie

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Potenciální energie (též polohová energie) je druh energie, kterou má každé těleso nacházející se v potenciálovém poli určité síly. Podle síly působící na dané těleso lze rozlišit více druhů potenciální energie: gravitační potenciální energie, potenciální energie pružnosti, tlaková potenciální energie, elektrostatická potenciální energie.

Značení[editovat | editovat zdroj]

  • Doporučená značka: Ep
  • Odvozená jednotka SI: joule, značka "J"
  • Další jednotky: viz jednotky energie

Výpočet[editovat | editovat zdroj]

Obecně[editovat | editovat zdroj]

Pro přírůstek potenciálních energií platí

\Delta E_{\mathrm p} = E_{\mathrm 2} - E_{\mathrm 1} = -W \,,

kde W je práce, kterou vykonají síly pole, a E_{\mathrm 1}, E_{\mathrm 2} je potenciální energie v bodech 1 a 2.

Pro elementární přírůstky lze předchozí vztah zapsat ve tvaru

\mathrm{d}E_{\mathrm p} = -\mathrm{d}W \,

Pomocí obecného vztahu pro práci lze pak určit

E_{\mathrm p} = - \int \mathbf{F}\cdot\mathrm{d}\mathbf{s}

V konkrétních případech je podle působící síly vhodné využít vhodných speciálních vztahů pro mechanickou práci, práci elektrického pole, práci magnetického pole apod.

Potenciální energie tíhová[editovat | editovat zdroj]

V případě, že lze silové působení popsat homogenním tíhovým polem s tíhovým zrychlením g \, (tedy v přiblížení, kdy zanedbáváme pokles tíhového zrychlení s výškou), lze potenciální energii tělesa s hmotností m \, vyjádřit jednoduchým vztahem

E_{\mathrm p} = mgh \,,

kde h \, je výška nad úrovní, pro kterou je potenciální energie nulová (zpravidla zemský povrch).

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

  • Potenciální energie může nabývat kladných i záporných hodnot.
  • Potenciální energie je relativní, záleží na tom, vzhledem k čemu se vztahuje. Při výpočtech se nulová hladina potenciální energie volí buď v rovnovážné poloze, kde jsou příslušné síly v rovnováze, nebo v nekonečnu, kde je velikost příslušných sil na těleso nulová. Pro přeměnu energií ale na volbě nulové hladiny potenciální energie nezáleží, rozhodující je pouze změna této energie.
  • Potenciální energie je definovaná pouze v potenciálovém silovém poli, což je pole, jehož rotace je rovna nule. V takovém poli lze definovat potenciál U. Potenciální energii je pak možné vyjádřit prostřednictvím potenciálu.

Související články[editovat | editovat zdroj]