Joseph Norman
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L'energia potenziale è l'energia latente in un oggetto a riposo ed è una delle due forme di energia. L'altra forma, l'energia cinetica, è l'energia espressa da un oggetto in movimento. L'energia potenziale è un concetto centrale di qualsiasi discussione basata sulla fisica e una delle variabili più influenti nelle formule che descrivono il nostro universo conosciuto.
L'energia potenziale è essenzialmente ciò che sembra, anche se ci sono alcune complessità coinvolte. L'effettiva energia potenziale di un oggetto dipende dalla sua posizione rispetto ad altri oggetti. Ad esempio, un mattone ha più energia potenziale sospesa fuori da un edificio a due piani di quanto ne abbia a riposo a terra. Questo perché la posizione relativa del mattone rispetto alla Terra gli dà più energia. Tuttavia, due mattoni uno accanto all'altro non si danno più energia, perché non c'è forza che agisce su di essi.
Lo stesso principio può essere applicato su qualsiasi scala, galattica o atomica. In effetti, anche gli atomi possiedono energia potenziale, sebbene il loro movimento costante sposti gran parte della loro energia potenziale in energia cinetica.
Come calcolare l'energia potenziale
L'energia si riferisce alla capacità di un oggetto o di un sistema di eseguire un lavoro. È disponibile in molte forme, comprese quelle meccaniche, termiche, chimiche, nucleari e altre. Lavorosi riferisce al trasferimento di energia da un oggetto a un altro e ha una stretta relazione con l'energia cinetica. Energiaè la velocità con cui l'energia si trasferisce tra due o più oggetti. Questi tre concetti sono strettamente correlati e la comprensione di ogni concetto richiede il contesto degli altri.
Energia e lavoro vengono misurati utilizzando joule, dal nome di James Prescott Joule, il fisico responsabile della creazione delle formule che danno un senso al trasferimento di energia. Energia e lavoro vengono misurati utilizzando le stesse unità perché sono le due facce della stessa medaglia: il lavoro è solo energia in movimento.
La potenza è misurata in watt, dal nome dell'inventore scozzese James Watt. Il wattaggio è una misura della generazione di calore. Ogni volta che l'energia viene trasferita, viene generato calore e più velocemente si trasferisce, più calore viene creato.
Un modo semplice per visualizzare questa interazione è con le tue mani. Quando hai freddo, potresti strofinare le mani per riscaldarti. Ora pensa alle tue mani che vibrano insieme più velocemente che puoi muoverle. Viene utilizzata più energia, il che significa che viene svolto più lavoro. Quel lavoro richiede più energia, che genera più calore.
L'energia potenziale di un dato oggetto è una misura del suo potenziale per lavorare, creare calore e generare energia. Per questo motivo, il calcolo dell'energia potenziale di un oggetto è la somma della sua massa, distanza dalla Terra, carica elettrica, distanza da altri oggetti e forze elastiche interne (cioè qualsiasi forza meccanica interna). Semplificata, questa formula può essere scritta come: Energia potenziale = mgh, dove m è la massa, misurata in chilogrammi; g è l'accelerazione dovuta alla gravità (9,8 m / s ^ 2 sulla superficie della Terra); e h è l'altezza, misurata in metri.
Risorse addizionali:
- Trova una discussione più avanzata sulla relazione tra potenziale ed energia cinetica, dal sito HyperPhysics della Georgia State University.
- Guarda un video esplicativo con dimostrazioni di energia cinetica e potenziale del professor Dave Explains.
- Guarda questo video sull'energia cinetica e potenziale degli atomi, da Brightstorm.