אנרגיה פוטנציאלית
אנרגיה מאוחסנת שמחכה להשתחרר—כמו קפיץ דחוס או כדור על שפת מדרגה
מהי אנרגיה פוטנציאלית?
אנרגיית גובה
גוף גבוה יכול ליפול ולצבור מהירות.
דוגמה: אבן על הר, מים במאגר, סקייטר על רמפה
אנרגיה אלסטית
גוף דחוס או מתוח יכול לחזור לצורתו.
דוגמה: קפיץ, גומייה מתוחה, קשת ירי
אנרגיה כימית
אנרגיה מאוחסנת בקשרים כימיים.
דוגמה: סוללה, דלק, מזון
אנרגיית גובה (כבידה)
ככל שגוף גבוה יותר וכבד יותר—יש לו יותר אנרגיה פוטנציאלית:
הגורמים המשפיעים:
• גובה הגוף—כדור בקומה 10 מסוכן יותר מכדור בקומה 1
• מסת הגוף—פסנתר שנופל מסוכן יותר מנוצה
• כוח הכבידה—בירח (כבידה נמוכה) יש פחות אנרגיית גובה
הנוסחה:
Eₚ = m × g × h
(מסה × תאוצת כבידה × גובה)
כשהגוף נופל, אנרגיית הגובה הופכת לאנרגיה קינטית!
סימולטור משקל בפלנטות שונות
60 ק"ג
כדור הארץ
600.0 N
ירח
99.0 N
מאדים
226.2 N
צדק
1516.8 N
דוגמאות לאנרגיית גובה
| מצב | גובה | אנרגיה פוטנציאלית |
|---|---|---|
| ספר על שולחן | 1 מטר | ~10 ג'אול |
| ילד על מגלשה | 3 מטר | ~900 ג'אול |
| מים בסכר | 100 מטר | מיליוני ג'אול |
| מטוס בשמיים | 10,000 מטר | מיליארדי ג'אול |
* נקודת הייחוס (גובה 0) היא בדרך כלל פני הקרקע
ההבדל בין קינטית לפוטנציאלית
אנרגיה קינטית
• אנרגיה של תנועה
• תלויה במהירות
• הגוף עושה משהו עכשיו
אנרגיה פוטנציאלית
• אנרגיה מאוחסנת
• תלויה במיקום/מצב
• הגוף יכול לעשות משהו
כשגוף נופל, אנרגיה פוטנציאלית הופכת לקינטית!
שאלה לחשיבה
כדור נמצא בראש מדרגות. לאט לאט הוא מתגלגל למטה. מה קורה לאנרגיה שלו?
בראש המדרגות: אנרגיה פוטנציאלית מקסימלית, אנרגיה קינטית = 0
באמצע: חלק מהאנרגיה הפוטנציאלית הפכה לקינטית
בתחתית: אנרגיה קינטית מקסימלית, אנרגיה פוטנציאלית = 0
סך האנרגיה נשאר קבוע (חוק שימור האנרגיה)!
תחנות כוח הידרואלקטריות משתמשות באנרגיית הגובה של מים!
מים נאגרים בסכר גבוה ← נופלים דרך צינורות ← מסובבים טורבינות ← מייצרים חשמל!
סכר הובר בארה"ב מייצר חשמל ל-1.3 מיליון בתים!
זו אנרגיה נקייה ומתחדשת—המים חוזרים במחזור הטבע.