Potenciálna energia

Potenciálna energia alebo polohová energia (W_p alebo E_p) je druh mechanickej energie. Súvisí so vzájomnou polohou telies (vrátane mikročastíc) sústavy, v ktorej telesá na seba vzájomne silovo pôsobia.

Presná definícia znie, že je to práca, ktorú treba vykonať na telese, aby sa z referenčnej energetickej úrovne (tzv. „normálny stav“ alebo „nulová hladina“) dostalo do danej novej polohy. Pri reverzibilných dejoch (čiže dejoch bez trenia) sa potenciálna energia rovná kinetickej energii, ktorú by teleso získalo, keby sa mohlo „poddať“ sile až po referenčnú energetickú úroveň, čiže keby sa mohlo voľne pohybovať.

Túto energiu teda má každé teleso vychýlené z referenčnej energetickej úrovne.

Vzorec: $W_{P}=\int {\vec {F}}\cdot {\vec {ds}}$ kde F = sila, s = dráha; presnejšie vzorce pozri pod jednotlivými druhmi potenciálnej energie (dole).

Jednotky sú tie isté ako pre energiu.

Druhy

Podľa sily pôsobiacej na teleso po vychýlení sa rozlišujú tieto „druhy“ potenciálnej energie:

• gravitačná potenciálna energia
• potenciálna energia pružnosti (tu ide o veľmi špeciálnu formu potenciálnej energie)
• tlaková potenciálna energia
• elektrická potenciálna energia
• magnetická potenciálna energia

V bežnom živote na planéte Zem sa pod potenciálnou energiou myslí najmä gravitačná potenciálna energia, preto sa tento druh potenciálnej energie niekedy označuje ako polohová energia v užšom zmysle.

Referenčná energetická úroveň

Treba si uvedomiť, že potenciálna energia je relatívna, čiže záleží na referenčnej energetickej úrovni, teda na tom, na čo ju vzťahujeme. Pri výpočtoch sa nulová hladina potenciálnej energie volí buď v rovnovážnej polohe, v ktorej sú príslušné sily v rovnováhe, alebo v nekonečne, kde je veľkosť príslušných síl na teleso nulová. Na premenu energií ale na voľbe nulovej hladiny potenciálnej energie logicky nezáleží - rozhodujúca je iba zmena tejto energie.

Potenciálna energia v praxi

• HUYGENSOVE HODINY

Holandský vedec Christian Huygens (1629 - 1695) vynašiel kyvadlové hodiny. Ako prvý pripojil kyvadlo k ozubeným kolieskam mechanických hodín. Pravidelné kývanie kyvadla urobilo chod hodín oveľa presnejším ako pri predchádzajúcich typoch. Energia ktorá pomáha ručičkám týchto hodín prekonať trenie, pochádza z pohybu oloveného závažia nadol. Závažie pri každom tiku uvoľni malý zlomok svojej potenciálnej energie. Hodiny sa zastavia, keď závažie dosiahne svoju najnižšiu polohu. Energia alebo „práca“ osoby, ktorá vytiahla závažie hore, sa uloží do závažia ako jeho potenciálna energia. Tá sa uvoľňuje keď závažie klesá.