위치 에너지란 무엇입니까?

우리는 위치 에너지가 무엇인지, 존재하는 다양한 유형과 몇 가지 예를 설명합니다.

위치 에너지의 몇 가지 그래픽 예.

위치 에너지란 무엇입니까?

위치 에너지는 신체와 외부(객체가 필드에 있는 경우) 또는 내부(필드가 객체 내부에 있는 경우) 필드 또는 힘 시스템 사이의 관계와 관련된 일종의 기계적 에너지 입니다  . 그것은 위치 에너지입니다 . 즉,  예를 들어 운동 에너지와 같은 다른 형태의 에너지로 즉시 변환될 수 있습니다 .

시스템의 위치 에너지는 그 기원이 무엇이든  주어진 구성이나 위치에 “저장된” 에너지를 나타내  므로 이를 측정하려면 기준점이나 구성을 고려해야 합니다.

위치 에너지의 개념은 보존적(에너지를 보존하려는 경향이 있음) 물리적 시스템과 소산적(에너지를 잃는 경향이 있음) 물리적 시스템 모두에 유용합니다. 시스템의 위치 에너지와 운동 에너지는 기계적 에너지를 구성합니다 .

위치에너지 + 운동에너지 = 총 기계적 에너지

이러한 유형의 에너지는 고전 역학뿐만 아니라 상대론 역학 및 양자 물리학(이를 입자  시스템 에 적용 ) 에서도 연구합니다 . 위치 에너지는 중력, 탄성, 화학적 등 이를 발생시키는 힘에 따라 분류됩니다.

참조: 태양 에너지

중력 위치에너지

중력 위치 에너지는  거대한 물체가 중력장 에 잠겨 있을 때 갖는 에너지로 정의됩니다 . 중력장은 질량이 매우 큰 물체  (예: 행성 및 태양의 질량 ) 주위에 생성됩니다 .

예를 들어, 롤러코스터 자동차는 지구의 중력장 에 잠겨 있기 때문에 가장 높은 위치에서 최대 위치 에너지를 갖습니다 . 자동차가 떨어지면 높이가 낮아지고 위치 에너지가 운동 에너지로 변환됩니다.

탄성 위치 에너지

탄성 위치 에너지는  물질 의 탄성 특성과 관련이 있는데 , 이는 저항보다 큰 변형력을 받은 후 원래의 모양으로 회복하려는 경향입니다. 탄성 에너지의 명확한 예는 외부 힘으로 인해 늘어나거나 수축하고 해당 힘이 더 이상 적용되지 않으면 원래 위치로 돌아가는 스프링의 에너지입니다.

또 다른 예는 활과 화살 시스템으로, 탄성 섬유를 잡아당겨 나무를 약간 구부리지만 여전히 속도는 0인 활을 당길 때 탄성 위치 에너지가 최대값에 도달합니다. 다음 순간에 위치 에너지는 운동 에너지가 되고 화살은 전속력으로 앞으로 던져집니다.

화학적 위치에너지

엔진 연소는 화학적 위치 에너지를 운동 에너지로 변환합니다.

화학 퍼텐셜 에너지는 원자  와  분자  의  화학 결합 에 저장된 에너지입니다 . 예를 들어 우리 몸의 포도당은 우리 몸이 체온을 유지 하기 위해 칼로리 에너지로 변환하는 화학적 위치 에너지를 저장합니다( 신진 대사 라는  과정을 통해).

자동차 가스 탱크의 화석 연료(탄화수소)도 마찬가지입니다. 가솔린의 화학결합에 저장된 화학적 위치에너지는 자동차  의 시동을 걸기 위한 기계적 에너지로 변환됩니다.

정전기적 위치에너지

전기 에서는  위치 에너지의 개념도 적용되는데, 이는 전자기학 의 엄청난 다양성을 고려하여 운동 에너지, 열 에너지 , 빛 과 같은 다른 형태의 에너지로 변환될 수 있습니다 .

이 경우 에너지는 하전 입자 에 의해 생성된 전기력 장에서 발생합니다 .