Physik für Kinder

Potentielle Energie

Potentielle Energie ist die gespeicherte Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Position oder seines Zustands hat. Ein Fahrrad auf einem Hügel, ein Buch, das man über den Kopf hält, und eine gespannte Feder haben alle potentielle Energie.

Wie man potenzielle Energie misst

Die Standardeinheit zur Messung der potenziellen Energie ist das Joule, abgekürzt "J".

Wie unterscheidet sie sich von der kinetischen Energie?

Die potenzielle Energie ist gespeicherte Energie, während die kinetische Energie die Bewegungsenergie ist. Wenn die potenzielle Energie genutzt wird, wird sie in kinetische Energie umgewandelt. Man kann sich die potenzielle Energie als kinetische Energie vorstellen, die darauf wartet, zu wirken.

Der grüne Ball hat potentielle Energie durch

Der violette Ball hat eine kinetische Energie

Energie aufgrund seiner Geschwindigkeit.

Ein Auto auf einem Hügel

Wir können potentielle und kinetische Energie vergleichen, indem wir ein Auto auf einem Hügel betrachten. Wenn das Auto auf der Spitze des Hügels steht, hat es die meiste potentielle Energie. Wenn es still steht, hat es keine kinetische Energie. Wenn das Auto den Hügel hinunterrollt, verliert es potentielle Energie, gewinnt aber kinetische Energie. Die potentielle Energie der Position des Autos auf dem Hügel wird in kinetische Energie umgewandeltEnergie.

Potentielle Gravitationsenergie

Eine Art von potenzieller Energie entsteht durch die Schwerkraft der Erde. Sie wird als potenzielle Gravitationsenergie (GPE) bezeichnet. Die potenzielle Gravitationsenergie ist die in einem Objekt gespeicherte Energie, die von seiner Höhe und Masse abhängt. Zur Berechnung der potenziellen Gravitationsenergie wird die folgende Gleichung verwendet:

GPE = Masse * g * Höhe

GPE = m*g*h

Dabei ist "g" die Standardbeschleunigung der Schwerkraft, die 9,8 m/s2 entspricht. Die Höhe wird auf der Grundlage der Höhe bestimmt, aus der das Objekt möglicherweise fallen könnte. Die Höhe kann der Abstand über dem Boden oder vielleicht dem Labortisch sein, auf dem wir arbeiten.

Beispielhafte Probleme:

Wie groß ist die potenzielle Energie eines 2 kg schweren Steins, der auf einer 10 m hohen Klippe sitzt?

GPE = Masse * g * Höhe

GPE = 2kg * 9,8 m/s2 * 10m

GPE = 196 J

Potentielle Energie und Arbeit

Die potenzielle Energie entspricht der Arbeit, die geleistet wurde, um ein Objekt in seine Position zu bringen. Wenn Sie beispielsweise ein Buch vom Boden anheben und auf einen Tisch legen, entspricht die potenzielle Energie des Buches auf dem Tisch der Arbeit, die nötig war, um das Buch vom Boden auf den Tisch zu bringen.

Andere Arten von potenzieller Energie

• Elastisch - Elastische potenzielle Energie wird gespeichert, wenn Materialien gedehnt oder gestaucht werden. Beispiele für elastische potenzielle Energie sind Federn, Gummibänder und Steinschleudern.
• Elektrische - Die elektrische potenzielle Energie ist die Fähigkeit, aufgrund der elektrischen Ladung eines Objekts Arbeit zu verrichten.
• Kernkraft - Die potenzielle Energie der Teilchen im Inneren eines Atoms.
• Chemische - Chemische potenzielle Energie ist die Energie, die in Stoffen aufgrund ihrer chemischen Bindungen gespeichert ist. Ein Beispiel dafür ist die Energie, die in Benzin für ein Auto gespeichert ist.

• Der schottische Wissenschaftler William Rankine prägte im 19. Jahrhundert erstmals den Begriff der potenziellen Energie.
• Die Gleichung zur Berechnung der potenziellen Energie einer Feder lautet PE = 1/2 * k * x2, wobei k die Federkonstante und x der Betrag der Kompression ist.
• Das Konzept der potenziellen Energie geht auf das antike Griechenland und den Philosophen Aristoteles zurück.

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