Potansiyel Enerji Hesaplama

Potansiyel enerji nedir?

Yüksekte duran bir cisim, düşerse iş yapabilecek durumdadır. Konumundan gelen bu enerjiye yer çekimi potansiyel enerjisi denir: E = m × g × h. Kütle kilogram, yükseklik metre ve g = 9.81 m/s² alınırsa sonuç joule çıkar.

Formülün anlamı basittir: m × g cismin ağırlığıdır (newton). Ağırlığı h kadar yukarı kaldırmak için yapılan iş, cisimde potansiyel enerji olarak depolanır.

Yükseklik nereden ölçülür?

Sıfır düzeyini siz seçersiniz: zemin, masa üstü ya da deniz seviyesi. Hesaplarda önemli olan iki düzey arasındaki farktır. Bir cisim 10 metreden 4 metreye inerse 6 metrelik yüksekliğe karşılık gelen enerjiyi kaybeder.

Örnek

75 kg kütleli bir kişi 10 metre yukarı çıkarsa kazandığı potansiyel enerji 75 × 9.80665 × 10 = 7355 J olur. Bu, yaklaşık 7.4 kJ ya da 0.002 kWh eder.

Kinetik enerjiye dönüşüm

Düşen cisimde potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür. Sürtünme yoksa m × g × h = ½ × m × v² eşitliğinden çarpma hızı v = √(2 × g × h) bulunur. Bu, serbest düşme formülünün aynısıdır.

Sınırlar

Formül yer çekimi ivmesinin sabit kaldığı yükseklikler içindir. Uydu yörüngesi gibi çok büyük yüksekliklerde evrensel çekim formülü gerekir.