Enerģija nosaka ķermeņa spēju veikt darbu. Padarītais darbs ir skaitliski vienāds ar enerģijas izmaiņu.
Atšķir virs Zemes pacelta ķermeņa potenciālo enerģiju un deformācijā uzkrāto potenciālo enerģiju.
1. Virs Zemes pacelta ķermeņa potenciālā enerģija
Potenciālā enerģija piemīt ķermenim, kurš ir pacelts kaut kādā augstumā virs zemes.
Piemērs:
Ābols karājas koka zarā noteiktā augstumā virs zemes. Kamēr ābols karājas zaros tam piemīt potenciālā spēja nokrist un paveikt darbu.
Piemērs:
Grīda telpā var atrasties augstāk par zemi, bet telpā esošie ķermeņi nevar nokrist zemāk par grīdu, tādēļ tiek pieņemts, ka uz grīdas potenciālā enerģija ir nulle.
Potenciālā enerģija piemīt visiem ķermeņiem, kuri ir pacelti noteiktā augstumā.
Svarīgi!
Virs zemes pacelts ķermeņa potenciālā enerģija ir tieši proporcionāli atkarīga masas , brīvas krišanas paātrinājuma un atrašanās augstuma . Šos lielumus apvieno formula:
Potenciālā enerģija piemīt gan nekustīgiem, gan kustīgiem ķermeņiem.
Piemērs:
Lidmašīnai, kura lido noteiktā augstumā, arī piemīt potenciālā enerģija.
Palielinoties ķermeņa masai, lineāri palielinās arī enerģija. Ja masas palielinās \(2\) reizes, tad arī potenciālā enerģija palielinās \(2\) reizes. Potenciālās enerģijas atkarību no masas var attēlot grafikā, kur ķermeņa atrašanās augstums ir nemainīgs — \(2\) \(m\).
Piemērs:
Ķermenim krītot no noteikta augstuma, piemīt spēja paveikt darbu. Latvijā tieši ūdens potenciālā enerģija nodrošina mūs ar elektroenerģiju. Lielāko daļu AS „Latvenergo” ražotās enerģijas iegūst trīs valstī lielākajās hidroelektrostacijās, kuras vidēji saražo \(70\)% no kopējā saražotā elektroenerģijas apjoma. Hidroelektrostacijas izmanto ūdens potenciālo enerģiju, lai to pārvērstu ģeneratoru kustības enerģijā un tālāk elektroenerģijā. Lai nodrošinātu efektīvu elektroenerģijas ražošanu hidroelektrostacijā ir jānodrošina optimāla ūdens līmeņu starpība pirms un aiz aizsprosta, kā arī optimālu ūdens masas caurplūdi. Palu laikā ievērojami palielinās ūdens masas, kas var griezt elektroģeneratoru, bet ūdens līmeņu starpības samazināšanās rezultātā elektroenerģijas ražošanas efektivitāte var kļūt mazāka nekā optimālos apstākļos.
2. Deformācijā uzkrātā potenciālā enerģija
Potenciālā enerģija piemīt ķermeņiem, kuri ir elastīgi deformēti.
Ja ķermeni deformē elastīgās deformācijas robežās, tad pēc ārējas iedarbības spēka noņemšanas, ķermenis var atgriezties sākuma stāvoklī un paveikt darbu. Kā elastīgu ķermeni var izmantot atsperi vai gumiju.
Svarīgi!
Elastīgi izstieptas atsperes potenciālā enerģija ir tieši proporcionāla atsperes stinguma koeficientam un absolūtās deformācijas kvadrātam un to aprēķina pēc formulas:
Jo stingrāku atsperi vai gumiju izmanto, jo lielāka ir tās potenciālās enerģija pie viena un tā paša absolūtā pagarinājuma. Palielinot atsperes stinguma koeficientu \(2\) reizes arī potenciālā enerģija pieaug \(2\) reizes.
Jo vairāk atsperi vai gumiju deformē, jo lielāka ir tās potenciālā enerģija pie viena un tā paša stinguma koeficienta. Palielinot absolūto pagarinājumu \(2\) reizes, potenciālā enerģija palielinās \(4\) reizes.