Potansiyel enerji, bir cismin konumu veya durumu nedeniyle sahip olduğu enerjidir. Yani, cisim hareket etmese bile, bulunduğu yer veya şekli sayesinde enerji depolayabilir. Bu enerji, serbest bırakıldığında kinetik enerjiye dönüşebilir.
Yerçekimi potansiyel enerjisi, bir cismin yerden yüksekliği ile doğru orantılıdır. Yani, cisim ne kadar yüksekteyse, potansiyel enerjisi de o kadar fazladır. Bu enerji, cismin kütlesine ve yerçekimi ivmesine de bağlıdır.
Yerçekimi potansiyel enerjisinin formülü şöyledir:
$U = m \cdot g \cdot h$
Burada;
Esneklik potansiyel enerjisi, bir yayın sıkıştırılması veya uzatılması sonucu depoladığı enerjidir. Bu enerji, yayın esneklik katsayısına ve sıkışma veya uzama miktarına bağlıdır.
Esneklik potansiyel enerjisinin formülü şöyledir:
$U = \frac{1}{2} \cdot k \cdot x^2$
Burada;
5 kg kütleli bir cisim, yerden 10 metre yükseklikte tutulmaktadır. Bu cismin yerçekimi potansiyel enerjisi kaç Joule'dür? (g = 9.8 m/s²)
Çözüm:
Formülü uygulayalım: $U = m \cdot g \cdot h$
$U = 5 \cdot 9.8 \cdot 10 = 490$ Joule
Cevap: Cismin yerçekimi potansiyel enerjisi 490 Joule'dür.
Esneklik katsayısı 200 N/m olan bir yay, 0.2 metre sıkıştırılıyor. Yayda depolanan esneklik potansiyel enerjisi kaç Joule'dür?
Çözüm:
Formülü uygulayalım: $U = \frac{1}{2} \cdot k \cdot x^2$
$U = \frac{1}{2} \cdot 200 \cdot (0.2)^2 = 4$ Joule
Cevap: Yayda depolanan esneklik potansiyel enerjisi 4 Joule'dür.
Aynı yükseklikte bulunan iki cisimden birinin kütlesi diğerinin iki katıdır. Bu cisimlerin potansiyel enerjileri arasındaki ilişki nedir?
Çözüm:
Potansiyel enerji formülü $U = m \cdot g \cdot h$ olduğundan, yükseklikler aynı ve yerçekimi ivmesi sabit olduğundan, potansiyel enerji kütle ile doğru orantılıdır.
Eğer bir cismin kütlesi diğerinin iki katı ise, potansiyel enerjisi de diğerinin iki katı olacaktır.
Cevap: Kütlesi daha büyük olan cismin potansiyel enerjisi, diğerinin iki katıdır.
