Teorija

Potenciālā enerģija
Svarīgi!
Potenciālā enerģija piemīt visiem ķermeņiem, kuriem piemīt potenciāla spēja paveikt darbu.
Potenciālā enerģija piemīt ķermenim, kurš ir pacelts kaut kādā augstumā virs zemes.
Piemērs:
Ābols karājas koka zarā noteiktā augstumā virs zemes. Kamēr ābols karājas zaros tam piemīt potenciālā spēja nokrist un paveikt darbu.
Par atskaites virsmu var būt ne tikai zemes virsma, bet jebkura cita virsma, uz kuras tiek pieņemts, ka potenciālā enerģija ir nulle.
Piemērs:
Grīda telpā var atrasties augstāk par zemi, bet telpā esošie ķermeņi nevar nokrist zemāk par grīdu, tādēļ tiek pieņemts, ka uz grīdas potenciālā enerģija ir nulle.
Potenciālā enerģija piemīt visiem ķermeņiem, kuri ir pacelti noteiktā augstumā.
Svarīgi!
Virs zemes pacelts ķermeņa potenciālā enerģija ir tieši proporcionāli atkarīga masas m, brīvas krišanas paātrinājuma g un atrašanās augstuma h. Šos lielumus apvieno formula:
Ep=mgh
Potenciālā enerģija piemīt gan nekustīgiem, gan kustīgiem ķermeņiem.
Piemērs:
Lidmašīnai, kura lido noteiktā augstumā, arī piemīt potenciālā enerģija.
Palielinoties ķermeņa atrašanās augstumam lineāri palielinās arī enerģija. Ja augstums palielinās 2 reizes, tad arī potenciālā enerģija palielinās 2 reizes. Potenciālās enerģijas atkarību no augstuma var attēlot grafikā, kur ķermeņa masa ir nemainīga - 4 kg.
graph4.png
Palielinoties ķermeņa masai lineāri palielinās arī enerģija. Ja masas palielinās 2 reizes, tad arī potenciālā enerģija palielinās 2 reizes. Potenciālās enerģijas atkarību no masas var attēlot  grafikā, kur ķermeņa atrašanās augstums ir nemainīgs - 2 m.
graph4.png
 
Piemērs:
Ķermenim krītot no noteikta augstuma, piemīt spēja paveikt darbu. Latvijā tieši ūdens potenciālā enerģija nodrošina mūs ar elektroenerģiju. Lielāko daļu AS „Latvenergo” ražotās enerģijas iegūst trīs valstī lielākajās hidroelektrostacijās, kuras vidēji saražo 70% no kopējā saražotā elektroenerģijas apjoma. Hidroelektrostacijas izmanto ūdens potenciālo enerģiju, lai to pārvērstu ģeneratoru kustības enerģijā un tālāk elektroenerģijā. Lai nodrošinātu efektīvu elektroenerģijas ražošanu hidroelektrostacijā ir jānodrošina optimāla ūdens līmeņu starpība pirms un aiz aizsprosta, kā arī optimālu ūdens masas caurplūdi. Palu laikā ievērojami palielinās ūdens masas, kas var griezt elektroģeneratoru, bet ūdens līmeņu starpības samazināšanās rezultātā elektroenerģijas ražošanas efektivitāte var kļūt mazāka nekā optimālos apstākļos.
 
Potenciālā enerģija piemīt ķermeņiem, kuri ir elastīgi deformēti.
Ja ķermeni deformē elastīgās deformācijas robežās, tad pēc ārējas iedarbības spēka noņemšanas, ķermenis var atgriezties sākuma stāvoklī un paveikt darbu. Kā elastīgu ķermeni var izmantot atsperi vai gumiju.
Svarīgi!
Elastīgi izstieptas atsperes potenciālā enerģija ir tieši proporcionāla atsperes stinguma koeficientam k un absolūtās deformācijas Δx kvadrātam un to aprēķina pēc formulas:
Ep=kΔx22
atsperes deformacija.jpg
Jo stingrāku atsperi vai gumiju izmanto, jo lielāka ir tās potenciālās enerģija pie viena un tā paša absolūtā pagarinājuma. Palielinot atsperes stinguma koeficientu 2 reizes arī potenciālā enerģija pieaug 2 reizes.
Jo vairāk atsperi vai gumiju deformē, jo lielāka ir tās potenciālā enerģija pie viena un tā paša stinguma koeficienta. Palielinot absolūto pagarinājumu 2 reizes, potenciālā enerģija palielinās 4 reizes.
 
Atsauce:
E. Šilters, V. Regusts, A. Cābelis "Fizika 10. klasei" Lielvārds, 2004, 256 lpp.