Potansiyel enerji nedir? Tanımı nasıldır? Çeşitleri nelerdir ve potansiyel enerji nasıl ortaya çıkar? Potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüşümü .
potansiyel enerji, bir sistemi oluşturan bölümlerin birbirlerine göre konumlarına bağlı olan, depolanmış durumdaki enerji. Bir sarmal yay sıkıştırılmış ya da çekilip uzatılmış durumdayken daha büyük bir potansiyel enerjiye sahiptir. Bir top Yer yüzeyinden yükseltildiğinde potansiyel enerjisi artar, bir başka deyişle, yüksekteyken daha çok iş yapabilme yeteneğine sahiptir. Potansiyel enerji tek bir cisme ya da parçacığa değil, bir sisteme özgü bir niteliktir. Örneğin, top ile Yer’den oluşan bir sistemin potansiyel enerjisi bu iki cisim birbirlerinden uzaklaştırıldıkça artar.
Yerçekimi Potansiyel Enerji
Potansiyel enerji, büyüklüğü karşılıklı konumlarına bağlı kuvvetlerle birbirlerini etkileyen bölümlerden oluşan sistemlerde ortaya çıkar. Yer ile toptan oluşan sistemde, iki cismin birbirine uyguladığı çekim kuvveti, yalnızca bunların arasındaki uzaklığa bağlıdır. Bu iki cismi birbirinden uzaklaştırmak için (bir başka deyişle, topu yeryüzünden yukarı yükseltmek için) yapılan iş, sistemin enerjisine eklenir ve kütleçekimsel potansiyel enerji olarak depolanır.
Çekim ve Esneklik Potansiyeli
Potansiyel enerjinin başka biçimleri de vardır. Yüklü bir sığacın (kondansatör) levhalarında depolanmış olan enerji elektriksel potansiyel enerjidir. Kimyasal enerji olarak adlandırılan enerji ise, bir maddenin bileşim değiştirerek iş yapabilmesi ya da ısı yayması yeteneğidir; bu enerji, maddenin molekül ve atomları arasındaki karşılıklı kuvvetlerden kaynaklanan bir potansiyel enerji biçimi olarak düşünülebilir.
Potansiyel Enerji
Parçacıklardan oluşan bir sistemin potansiyel enerjisi parçacıkların yalnızca başlangıç ve son durumlarına bağlıdır; parçacıkların bu iki durum arasında izledikleri yoldan bağımsızdır. Yer ile toptan oluşan sistemde, topun başlangıç konumu yer yüzeyinde, son konumu ise yerden 3 m yüksekte ise, top bu yüksekliğe nasıl ve hangi yolu izleyerek çıkarılmış olursa olsun potansiyel enerjisi aynıdır. Potansiyel enerjinin değeri seçilen referans noktasına bağlıdır. Yukardaki örnekte, top 3 m’lik yüksekliğe 3 m derinlikteki bir kuyunun dibinden çıkarılmışsa, bu durumda sistemin potansiyel enerjisi, önceki durumdakinin iki katı olur.
Yer’in yüzeyine yakın bölgelerde kütleçekimsel potansiyel enerji, cismin ağırlığı ile referans noktasına göre yüksekliği çarpılarak hesaplanır. Bağlı sistemlerde, örneğin elektronların çekirdeğin elektriksel çekim kuvvetiyle bağlı tutulmakta olduğu atomlarda, potansiyel enerji için sıfır referans noktası, çekirdeğin elektriksel çekim kuvvetinin algılanamayacak kadar küçüldüğü, çok uzaktaki bir noktadır. Bu durumda, bağlı elektronların potansiyel enerjisi negatiftir; çekirdeğin etkisinden tam kurtulmakta olan hareketsiz bir elektronun potansiyel enerjisi ise sıfırdır.
Kinetik Enerjiye Dönüşüm
Bir duvar yada cep saatinin kurulmuş zembereğinde potansiyel enerji vardır. Bu enerji yavaş yavaş bırakılır ve akreple yelkovanın kinetik enerjisi halinde belirir.
Potansiyel enerji kinetik enerjiye, kinetik enerji de elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Örneğin bir barajda biriken su, aşağıya doğru akarken türbinleri döndürür, bunlar da elektrik üreteçleri aracılığıyla elektrik enerjisi üretir; bu süreçte burgaçlar (türbülans) ve sürtünme nedeniyle bir miktar ısı enerjisi de açığa çıkar.
Geçmişte potansiyel enerji, kinetik enerji ile birlikte, bir mekanik enerji biçimi olarak ele alınıyordu; böylece de kütleçekimsel sistemlerde toplam enerji sabit bir değer olarak hesaplanabiliyordu.
