Wzór na energię potencjalną (Ep = m·g·h)

Jaki jest wzór na energię potencjalną?

Energię potencjalną związaną z wysokością obliczamy ze wzoru:

• Ep = m · g · h

To jeden z podstawowych wzorów w fizyce. Mówi on, ile energii ma ciało dzięki temu, że znajduje się na pewnej wysokości.

Co oznaczają symbole?

We wzorze Ep = m · g · h poszczególne litery oznaczają:

• Ep — energia potencjalna,
• m — masa ciała (w kilogramach),
• g — przyspieszenie ziemskie, około 10 N/kg,
• h — wysokość, na jakiej znajduje się ciało.

Co to jest energia potencjalna?

Energia potencjalna to energia, którą ciało ma dzięki swojemu położeniu — w tym przypadku dzięki temu, że znajduje się wysoko. Na przykład kamień leżący na półce ma energię potencjalną: gdyby spadł, mógłby wykonać pracę. Im wyżej leży, tym więcej tej energii posiada.

Od czego zależy energia potencjalna?

Z wzoru widać, że energia potencjalna zależy od trzech rzeczy: masy ciała, wysokości oraz przyspieszenia ziemskiego g. Im większa masa i im większa wysokość, tym większa energia potencjalna. Dlatego ciężki przedmiot leżący wysoko ma jej dużo, a lekki i nisko — mało.

Jaka jest jednostka energii?

Jednostką energii (w tym potencjalnej) jest dżul, oznaczany literą J. Nazwa pochodzi od nazwiska uczonego Jamesa Joule'a. W dżulach podajemy wynik obliczeń energii. To ta sama jednostka, której używa się także dla innych rodzajów energii.

Przykład

Policzmy energię potencjalną ciała o masie 2 kg, leżącego na wysokości 3 m (przyjmując g = 10 N/kg). Podstawiamy do wzoru: Ep = m · g · h = 2 · 10 · 3 = 60 J. Energia potencjalna tego ciała wynosi więc 60 dżuli. Widać, że obliczenie jest proste — wystarczy pomnożyć trzy wartości.

Energia potencjalna a kinetyczna

Energię potencjalną (związaną z położeniem) warto odróżnić od energii kinetycznej, którą ciało ma dzięki ruchowi. Gdy przedmiot spada, jego energia potencjalna zamienia się w kinetyczną — im niżej leci, tym szybciej się porusza. To pokazuje, że różne rodzaje energii mogą przechodzić jeden w drugi.

Skąd ciało bierze energię potencjalną?

Aby ciało znalazło się wysoko, ktoś lub coś musi je tam podnieść — a do tego potrzebna jest praca. Ta wykonana praca nie znika: zostaje „zmagazynowana” w ciele właśnie jako energia potencjalna. Dlatego im wyżej coś podniesiemy, tym więcej pracy musimy włożyć i tym większą energię potencjalną ma później ten przedmiot. Gdy ciało spada, ta zgromadzona energia może zostać z powrotem uwolniona.

Jak obliczyć energię?

Energia może mieć różne postacie, dlatego jest kilka wzorów. Dwa najważniejsze w szkole to wzór na energię kinetyczną (energię ruchu): Ek = m · v² / 2, oraz na energię potencjalną (związaną z położeniem): Ep = m · g · h.

Co oznaczają symbole?

We wzorach m to masa (w kilogramach), v to prędkość (w m/s), h to wysokość (w metrach), a g to przyspieszenie ziemskie (około 9,81 m/s²). Energię mierzymy w dżulach (J). Im większa masa, prędkość lub wysokość, tym większa energia.

Zasada zachowania energii

Gdy piłka spada, jej energia potencjalna zamienia się w kinetyczną — im niżej, tym szybciej leci. Mówi o tym zasada zachowania energii: energia nie znika, lecz przechodzi z jednej postaci w drugą. To jedno z najważniejszych praw w całej fizyce.