Polohová (potenciální) energie a zákon zachování mechanické energie - výpočet a jednotka

Polohová energie tělesa v silovém poli, jednotka potenciální energie a vzorec

Potenciální energie je energie, kterou má těleso v důsledku své polohy. Např. v silovém poli. Proto je potenciální energie nazývána také jako polohová energie. Potenciální energii může mít např. těleso v gravitačním poli, nabitá částice v elektrostatickém poli aj. V takovýchto případech pak hovoříme o potenciální energii tíhové či potenciální energii elektrostatické.

Mírou potenciální energie je práce, kterou by muselo těleso vykonat při přechodu z dané polohy do nekonečna, kde by se potenciální energie rovnala nule Ep = 0. Např. když v zemském gravitačním poli zvedneme rovnoměrným pohybem těleso o hmotnost m do výšky h nad povrch Země, vykonáme mechanickou práci

A = g . h

a potenciální energie bude činit

E_p = m . g . h

Těleso v uvažovaném případě získalo potenciální energii tíhovou. V tomto idealizovaném případě předpokládáme, že s výškou se nemění g (gravitační zrychlení) a že na povrchu Země (h = 0) je E_p = 0.

Zákon zachování mechanické energie

Podívejme se, jak se mění kinetická a potenciální energie např. během volného pádu. Odpor vzduchu přitom zanedbáme. Ve výšce h v čase t₀ je E_p maximální a kinetická energie nulová. Při dopadu na Zem se v čase t1 situace změní. Polohová energie tělesa bude nulová a naopak kinetická energie maximální.

Podle zákona zachování mechanické energie platí, že při všech mechanických dějích probíhajících v izolované soustavě těles se mění potenciální energie na energii kinetickou a naopak, přičemž jejich součet je stálý. S přeměnou E_k na E_p či E_p na E_k je spojena mechanická práce.

Další související články: