Potencialna energija

Verjetno se je že vsakdo srečal s kolesarjenjem v klanec ali hojo v hribe. Zagotovo je znana izkušnja, da je vožnja v klanec napornejša od vožnje po ravnem. Za prevožen klanec navzgor je treba opraviti več dela kot za enako dolgo pot po ravnini. Pri vožnji v klanec se del dela, ki ga opravimo, porabi za premagovanje višinske razlike. To delo je enako spremembi energije, ki jo imenujemo  potencialna energija. Pri vožnji v klanec se torej potencialna energija kolesarja poveča, pri vožnji po klancu navzdol pa zmanjša. Tudi v primeru kolesarjenja na ravnem je treba opravljati delo, a je to delo odvisno le od premagovanja izgub zaradi trenja.

Sprememba potencialne energije pa ni odvisna zgolj od višinske razlike, ampak tudi od teže, ki jo premaguje kolesar ob kolesarjenju v klanec ali med hojo v hribe.

Povedali smo, da se s spremembo višine spreminja potencialna energija telesa. Potencialna energija je torej odvisna od višine, pri čemer si lahko za izhodišče izberemo poljubno točko, kjer določimo, da je potencialna energija enaka nič. Potencialno energijo kolesarja lahko torej zapišemo glede na nadmorsko višino nič ali pa vznožje klanca. Pri opravljanju poskusov v učilnici bo za začetno izhodišče smiselno izbrati tla v učilnici. Če bo poskus izveden v celoti na mizi, pa je lahko izhodišče tudi na mizi.

Sprememba potencialne energije je odvisna od višinske razlike in teže telesa, ki jo pri tem premagujemo. Ker je teža odvisna od mase in gravitacijskega pospeška, je sprememba potencialne energije odvisna od spremembe višinske razlike, mase in gravitacijskega pospeška, ki na Zemlji znaša  10 m/s². Enačba za računanje spremembe potencialne energije je torej

Kot za kinetično energijo je seveda tudi za potencialno energijo enota 1J (Joule)

[1kgm/s²m = 1kgm² /s² = 1Nm = 1J]

Glede na izhodiščno točko, kjer je potencialna energija nič, velja:

• telesu se potencialna energija manjša, če se spušča,

• telesu se potencialna energija veča, če se dviga,

• potencialna energija telesa se ne spreminja, če se telo premika na isti višini.

Eureka! Risanka o potencialni energiji

Če za izhodiščno ravnino izberemo višino mize v učilnici, ima naš zvezek na mizi potencialno energijo enako nič. Če zvezek dvignemo za en meter, je njegova potencialna energija pozitivna, če ga spustimo na tla, je negativna. kjer je h [m] višina glede na izhodiščno višino telesa.