Potentiel energi

Potentiel energi, også kaldet beliggenhedsenergi, er oplagret energi, som et legeme får på grund af sin position. Potentiel energi har ikke nogen synlig effekt. Først når den omdannes til andre former for energi, kan man se effekten. Når man løfter et glas højt over jorden, kan man ikke se den potentielle energi man har givet glasset. Først når man slipper glasset og lader det falde hurtigere og hurtigere mod jorden, ser man den energi der var oplagret, fordi denne energi bliver lavet om til kinetisk energi.

Man kan udregne den potentielle energi af alle former for objekter, ud fra den højde de befinder sig over jorden. Jorden vil i dette tilfælde mene enhver fast overflade under objektet. Man udregner den potentielle energi med følgende formel:

$E = m \cdot h \cdot g$

m er objektets masse

h er objektets højde over jorden

g er tyngdeaccelerationen, som er 9,82 m/s²

Den potentielle energi af et objekt er altså dets masse gange dets højde over jorden gange tyngdeaccelerationen.

I et lukket system kan energi ikke forsvinde. Dette gælder for alle former for energi. Så det vil sige, at når vi slipper glasset over jorden, vil den potentielle energi, som glasset mister, når det falder og mister højde, være lige så stor som den kinetiske energi som får det til at falde. Dette betyder, at når vi medtager alle former for energi i et lukket system, vil summen altid være den samme.

Elastisk potentiel energi

En anden form for potentiel energi er elastisk potentiel energi. Denne energi opstår når man trækker i et elastisk materiale eller en fjeder. Et eksempel er en bue. Når man trækker buestrengen tilbage, oplagres der energi, som overføres til pilen når strengen slippes. Igen bliver energien omdannet til kinetisk energi, som sender pilen igennem luften.

Elastisk potentiel energi beregnes ved følgende formel:

$E = \frac{1}{2} \cdot k \cdot x^2$

k er den såkaldte fjederkonstant, som er forskellig alt efter hvilken situation og hvilket materiale man måler på. Fjederkonstanten bestemmes altså alt efter hvor modstandsdygtig et materiale er mod, at man trækker i det. Fjederkonstanten regnes normalt i Newton per millimeter.

x er den længde man trækker i materialet. Hvis man trækker en fjeder 5 cm ud af dens hvileposition er x altså 5 cm.

Selvom k kaldes fjederkonstanten behøver materialet altså ikke være en fjeder. Alt der er elastisk kan have en fjederkonstant.

Eksempel 1

Vi vil undersøge hvor meget potentiel energi en fodbold har, hvis man holder den ud fra femte etage i en bygning. Der er 10 meter ned fra femte etage i denne bygning og fodbolden vejer 350 gram (0,35 kg).

$E = 0,35 kg \cdot 10 m \cdot 9,82 \frac{m}{s^2} = 34,37 \frac{kg \cdot m^2}{s^2} = 34,37 Joule$

Det sidste lighedstegn kan vi foretage, da energienheden Joule er lig kg·m²/s². Fodbolden har altså 34,37 Joule oplagret på grund af dens højde.

Eksempel 2

Vi har skabt vores egen katapult ved at holde en lille bjælke ned over en trykfjeder. Vi vil nu udregne hvor meget potentiel energi fjederen giver vores katapult.

Den trykfjeder vi bruger har en fjederkonstant på 40 Newton per millimeter. Fjederen kan højst trykkes 10 centimeter (100 millimeter) ned.

$E = \frac{1}{2} \cdot 40 \frac{N}{mm} \cdot (100 mm)^2 = 20 \frac{N}{mm} \cdot 10000 mm^2 = 200000 N\cdot mm = 200 J$

I sidste lighedstegn går går vi fra N·mm til Joule, som er lig N·m. Derfor omregner vi fra mm til m. Når vi presser fjederen til sit yderste, skaber vi altså en potentiel energi på 200 Joule.

Seneste indlæg
B: I et koordinatsystem i planen er... (2)
A: Tegn en mulig graf for f (2)
C: Molarmassen og antallet af neutr... (1)
B: Bestem arealet af trekant ABC. n... (5)
B: Find ligninger for de to tangenter (2)

Populære indlæg
B: Find ligninger for de to tangenter (2)
B: I et koordinatsystem i planen er... (2)
B: Bestem arealet af trekant ABC. n... (5)
A: Tegn en mulig graf for f (2)
8: matematik algebra (7)

Hjælp: Support | FAQ | Stopplagiat.nu

Se også: Studienet.dk | Studienett.no | Studienet.se