کار و انرژی پتانسیل-1

کار و انرژی پتانسیل

این بخش از فصل به بررسی ارتباط انرژی پتانسیل با کار می‌پردازد. منتها اول باید انرژی پتانسیل را تعریف کنیم. برای شروع به شکل مقابل نگاه کنید: شناگر باکمک تخته پرش به طرف بالا پرتاب شده و سپس در اثر نیروی وزن بطرف زمین حرکت می‌کند. اول شناگر با فشار دادن تحته به سمت پایین آن را خم کرده و به خاطر حالت فنری تخته، تخته او را به سمت بالا پرتاب می‌کند، اینجا انرژی ذخیر شده در سامانه تخته-شناگر آزاد می‌شود و او را به طرف بالا پرتاب می‌کند. این نوع انرژی ذخیره شده، انرژی پتانسیل کسشانی سامانه تخته-شناگر است. وقتی به بالاترین نقطه می‌رسد، برای یک لحظه متوقف می‌شود، و دوباره به سمت زمین حرکت می‌کند، این‌ بار انرژی ذخیره شده بین سامانه زمین-شناگر از نوع انرژی پتانسیل گرانشی است. 

پس انرژی پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی شناگر تبدیل می‌شود. پس در این فرآیند تبدیل انرژی‌ها بصورت زیر است:

پتانسیل کشسانی >>> جنبشی - جنبشی >>> انرژی پتانسیل گرانشی - انرژی پتانسیل گرانشی >>> جنبشی

• -انرژی پتانسیل یعنی انرژی ذخیره شده در سامانه.
• -انرژی پتانسیل به ویژگی‌های سامانه بستگی دارد.
• -هنگامی که انرژی پتانسیل سامانه کاهش می‌یابد، یعنی در حال تبدیل شدن به سایر انرژی‌هاست.
• -طبق نکته‌ی قبلی وقتی انرژی پتانسیل در حال کاهش است، انرژی‌های دیگر در حال افزایش است.

-انرژی پتانسیل گرانشی: در این کتاب فقط دو انرژی پتانسیل را بررسی می‌کنیم. اولی انرژی پتانسیل گرانشی است و دومی انرژی پتانسیل کشسانی می‌باشد. در انرژی پتانسیل گرانشی، فرض کنید جسمی را از ارتفاعی نسبت به سطح زمین رها می‌کنیم، هر چه جسم به زمین نزدیک‌تر می‌شود، تندی آن زیاد می‌گردد! این انرژی را از کجا آورده است؟ می‌گوییم این انرژی در سامانه زمین-جسم ذخیره شده است. به این انرژی، انرژی پتانسیل گرانشی گفته می‌شود.

چند نکته‌ی مهم:

• -انرژی پتانسیل هر نقطه از رابطه‌ی مقابل محاسبه می‌شود: \(U = mgh\)
• -تغییرات انرژی پتانسیل گرانشی از رابطه‌ی زیر محاسبه می‌شود:\[\Delta U = U_{2} - U_{1} = mg\left( h_{2} - h_{1} \right)\]
• -تغییرات انرژی پتانسیل گرانشی به مسیر حرکت بستگی ندارد بلکه فقط به فاصله‌ی عمودی نقطه‌ی اول و آخر تا سطح زمین بستگی دارد.