Понятие потенциал: Потенциал. Что такое «Потенциал»? Понятие и определение термина «Потенциал» – Глоссарий

Содержание

Потенциал человека и его скрытые способности

«Если вы можете это вообразить, вы можете это и сделать» .

Уолт Дисней

Определение внутреннего потенциала человека – это не самая простая задача. Первое, что необходимо сделать, так это понять, что потенциал – это способность человека реализовать собственные скрытые возможности. У каждого человека внутренний потенциал разный, как и каждый человек индивидуален. Потенциал представляет собой здоровую основу для самореализации в мире и обществе, и является внутренним резервом. В мире, где главенствует левое полушарие, успеха добиваются те, кто умеет использовать как левое(логическое) , так и правое (творческое) полушарие мозга.

Потенциал личности складывается в целостную картину из множества других потенциалов. Именно их уровень развития определяет, насколько человек будет здоров психологически и успешен, счастлив. В целом, можно выделить следующие виды потенциалов человека:

  1. Потенциал разума.
    Его можно охарактеризовать, как способность человека совершенствовать собственное мышление. Когда приходится решать различного рода жизненные задачи, ум становится подвижным, задействуется реалистичное, творческое, системное, дивергентное мышление. Однако человек с неразвитым потенциалом ума при возникновении проблем часто впадает в депрессию и у него могут возникать ощущения усталости от жизни.
  2. Потенциал воли. Он отражает то, насколько человек способен к самореализации, ставить перед собой цели и какие адекватные пути их достижения он выберет. Как утверждают ученые, в случаях, когда потенциал воли развит слабо, у человека возникают проблемы с психикой (чаще всего неврозы). Однако когда удается взрастить в себе волю, то людям становится проще жить, им удается определить свое место в жизни, создать личную систему ценностей и выстраивать стратегию, которая помогает добиваться поставленных целей.
  3. Потенциал чувств. Он характеризует то, насколько эмоциональная сфера человека богата и насколько адекватно он умеет выражать чувства, а также понимать эмоции других людей. От реализации этого потенциала зависит, насколько человек ощущает себя счастливым. В случае если потенциал чувств не был реализован, возникает ряд психосоматических расстройств. Профилактикой от различных психических болезней и психологических расстройств является умение позитивно смотреть на жизнь.
  4. Потенциал тела. Каждый человек должен понимать, что его тело – это часть его личности. Поэтому умение совершенствовать его и прислушиваться к нему является крайне важной частью в развитии потенциала в целом.
  5. Общественный потенциал. От уровня его развития зависит то, насколько человеку легко дается налаживание контактов с окружающими его людьми, развитие коммуникативной культуры и адаптация в социальных условиях.
  6. Креативный (творческий) потенциал. Он определяет, насколько человек способен к активности, самовыражению, преобразованию мира. Созидательная деятельность и реализация этого потенциала – основа психологической зрелости.
  7. Духовный потенциал. Как правило, он определяет стиль жизнедеятельности человека и то, как он развивает в себе духовную природу.

Все, перечисленное выше, является основой психологической устойчивости человека. Если какой-либо из потенциалов развит слишком слабо, возможен дисбаланс, который приводит к внутренним конфликтам.

Оценка внутренних резервов

Предполагается , что навыки родителей передаются ребенку в момент зачатия. Таким образом, можно утверждать, что многое в человеке зависит от его генетической предрасположенности. Поэтому, определяя потенциал кого-либо, следует изучить качества и способности его родителей. Именно таким образом и формируется природный потенциал – та основа, которая лежит в психологической составляющей здоровья человека.

Второй аспект оценки внутренних резервов человека заключается в определении его способностей к концентрации. Стоит отметить, что эта способность играет большую роль, так как именно она позволяет человеку решать сложные жизненные задачи. Умение сконцентрироваться, позволяет развивать и такие качества, как устойчивость в стрессовых ситуациях и способность выживать в сложных условиях.

При оценке потенциала личности, необходимо учитывать и то, насколько человек коммуникабелен, а также как легко ему удается располагать людей к себе и влиять на них. При этом следует понимать, что оценивать нужно только то общение, которое имеет позитивный характер (то есть нормальное, непринужденное и бесконфликтное). Обращают внимание и на то, умеет ли находить человек компромиссы и «сглаживать углы». Этот момент важен при оценке потенциала тем, что он дает возможность понять, насколько гармонична жизнь человека и определить, насколько легко ему будет добиться поставленных целей. Помимо перечисленного выше, при оценке потенциала необходимо учитывать и удачливость человека, его отношение к неудачам, привычки, увлечении и хобби.

Развитие потенциала

Следует учитывать, что те внутренние резервы, которые были заложены природой, можно не только укреплять, но и развивать. Иногда этот процесс происходит сам собой, под влиянием сложных жизненных обстоятельств. Раскрыть потенциал – это задача, которая состоит из двух составляющих – понять, что было упущено, и выстроить план дальнейших действий. К примеру, девушка в детстве имела способность к рисованию, но жизненные обстоятельства заставили ее забыть об этом увлечении. Она поступила в ВУЗ, получила образование по финансовой специальности и устроилась бухгалтером. Со временем ей стало тяжело, и она осознала, что та работа, которой она занимается, не приносит ей удовольствия. Она собрала последние силы, и начала по вечерам рисовать картины. Удовольствие от этого процесса начали перекрывать все негативное, что происходит вокруг. Это произошло под влиянием того, что девушка дала волю потенциалу, находящемуся «под замком» отсутствия времени и других дел. Развивайте в себе способности смотреть на мир по новому, возможно, не каждый угол обзора будет полезен, но этот навык в итоге окрасит вашу жизнь новыми красками.

Мы уже много знаем про работу сознания, и точно можно сказать: сначала появляется идея в творческом полушарии, а потом логическое левое воплащает ее в жизнь.

Когда нужно заняться раскрытием внутренних резервов

Существует несколько признаков того, что человеку крайне необходимо заняться раскрытием собственного потенциала. К ним относятся следующие:

  • нехватка энергии на то, чтобы что-то предпринять для изменения своей жизни в лучшую сторону;
  • неполадки дома, на работе или в отношениях с близкими;
  • возникновение мыслей, что жизнь проходит мимо.

Это все признаки того, что тот внутренний резерв, который был в человеке, исчерпал себя. В такие моменты следует найти источники и начать развивать свой потенциал, для того чтобы исправить ситуацию. Следует начать читать различную духовную литературу (это могут быть книги по психологии или эзотерике, учения философов.) Нужно находить время на медитацию. Необходимо начать вести личный дневник , следует вспомнить свои прошлые успехи.

Внешние источники

Источники извне – это обстоятельства, люди и ситуации, которые заставят понять, чего не хватает для раскрытия собственного потенциала. Это может быть общение с психологом, тренером или духовным наставников, посещение различных тренингов. Стоит отметить, что хорошо помогает общение с детьми и животными. Помимо этого, личностный потенциал хорошо развивается через помощь нуждающимся.

Если человеку удалось предпринять хотя бы первые шаги для развития личного потенциала, ему становится намного проще и легче жить дальше. Всегда стоит помнить, что никогда не поздно приступить к поискам внутренних резервов. Этот момент очень важен для того, чтобы постоянно улучшать качество своей жизни.

УЗ «4-я городская поликлиника» валеолог Наталья Дударчик

Цифровой потенциал строительного комплекса: понятие, сущность и проблемы развития

Аннотация:

Изучение вопроса формирования и развития процессов цифровизации строительного комплекса достаточно актуально в соответствии с общемировыми тенденциями.

Цель исследования – изучение вопроса формирования цифрового потенциала строительного комплекса РФ через призму входящих в него строительных предприятий. Объект исследования – строительный комплекс. Предмет исследования – цифровой потенциал строительного комплекса. Методологической базой исследования выступил метод статистического анализа, а также качественный метод. В статье формируется эволюционная цепочка развития цифровой экономики отраслей и комплексов: «формирование инновационного потенциала – инновационный процесс – формирование цифрового потенциала – цифровизация – формирование цифровой экономики». Выявлено, что каждый этап представленной цепочки выступает составной частью следующего. Рассматривается поэтапное формирование дефиниции «Цифровой потенциал строительного комплекса», дается формулировка понятия. Так, цифровой потенциал определяется как совокупность машин и технического оснащения, информационных продуктов, а также квалифицированных специалистов, владеющих интерфейсом современных программ, входящих в процесс BIM-проектирования для реализации проектов цифрового моделирования зданий и сооружений в виде «цифрового двойника», что выступает основой формирования цифрового проектирования строительных комплексов на региональном уровне.
Строится взаимосвязанная схема ключевых процессов строительного производства посредством облачных технологий BIM-проектирования, определяются узкие места, к которым можно отнести: 1) отсутствие информационного продукта позволяющего объединять и синхронизировать ключевые процессы строительного производства; 2) квалификацию персонала в соответствии с современными тенденциями строительного производства, низкий уровень владения программными комплексами или его отсутствие; 3) устоявшуюся систему строительного производства «заказчик – генподрядчик – субподрядчик 1…n – конечный исполнитель работ». Выявлено, что переход к цифровому моделированию строительного процесса – BIM-проектированию, позволит: устранить узкие места строительного производства; систематизировать производственный процесс на предприятиях; существенно сократить сроки строительства. Также, проводится оценка уровня развития цифрового потенциала строительного комплекса Российской Федерации, которая подкрепляется перечнем отобранных показателей государственной статистики.

анаполь позволит скрытно передавать данные

.:: Дискуссионный Научный Клуб Наука НИТУ «МИСиС» ::. Можно ли увидеть невидимое? Прорыв в электродинамике: анаполь позволит скрытно передавать данные Мнения Анапольная физика

16.09.2015 11:13:00

Алексей Башарин

Научный сотрудник, эксперт Кандидат технических наук Лаборатория «Сверхпроводящие метаматериалы»

Подробнее



Оборудование лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» для исследования метаматериалов в сверхпроводящем режиме, которое используется для исследования анаполя в метаматериалах с Джозефсоновскими переходами.

Анаполь (от греч. an — отрицат. частица и polos — полюс) представляет собой неизлучающий источник или рассеиватель, который способен излучать векторные потенциалы, в отсутствие излученных электромагнитных полей, а также рассеивать векторные потенциалы, в отсутствие полей. Благодаря этому мы можем получить уникальную возможность скрывать различные объекты, точнее экранировать их от электромагнитных полей и получить устройства для скрытой передачи данных. При этом передача данных возможна за счет модуляции векторного потенциала, а привычное распространение электромагнитных волн (света) в системе будет отсутствовать. Более того, это может означать, что множество объектов и источников в природе мы просто не видим, потому что они не взаимодействуют с электромагнитными полями, а взаимодействуют исключительно с потенциалами!

Анапольная (тороидная) электродинамика настолько интересна и необычна, что мы даже не можем сказать на сегодняшний день, как потенциалы могут распространяться в вакууме и других средах, как сильно они затухают, каков их процесс дифракции на различных объектах и т.д. И самое главное, как их принимать и детектировать. Ведь нет еще приборов, способных фиксировать потенциалы и их поля.

Алексей Башарин, 
Научный сотрудник, эксперт 
Лаборатория «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС»

Что же такое тороидный диполь?

В 1957 году советский физик Яков Зельдович ввел понятие тороидного дипольного момента для объяснения нарушения четности в атомном ядре при слабых взаимодействиях. Тороидный диполь – это отдельный своеобразный элемент мультипольного разложения, соответствующий электрическим токам, циркулирующим на поверхности тора вдоль его меридианов (так называемые полоидные токи). Зельдович предположил, что такое возбуждение возникает за счет статических токов (анаполь), возникающих в атомном ядре. С тех пор, как существование статического тороидного диполя было предсказано, его значение было обсуждено в ряде твердотельных систем, включая сегнетоэлектрики и нано-ферромагнитики, мультиферроики, молекулярные магниты и др.

Намного меньше известен динамический тороидный момент. Хотя стандартное мультипольное разложение, известное из университетских учебников по электродинамике, описывает излучаемые источником поля, тороидный дипольный момент не включен в это разложение и часто исключается из рассмотрения в классической электродинамике и споры о его существовании и необходимости его введения в мультипольное разложение ведутся до сих пор. Будучи, физически отличным от динамического электрического дипольного момента (например, обычный электрический вибратор), источник, обладающий тороидным моментом, излучает с тем же самым угловым моментом и свойствами в дальней зоне. Следовательно, тороидный и электрические дипольные моменты неотличимы для любого удаленного наблюдателя. 

Существование динамического тороидного диполя также показывает, что следует проявлять осторожность при установлении связи между свойствами дальнего поля электромагнитного источника и распределением заряда/тока, возбуждающего источник. Это относится ко многим областям науки, изучающей электромагнитные взаимодействия, и, в частности важно, для нанофотоники и плазмоники, где топология заряда/тока возбуждения служит для повышения локальных оптических полей. Кроме того, учитывая явную тороидальную топологию большого количества биологически важных макромолекул и белковых комплексов, вполне разумно ожидать, что исследования электромагнитных взаимодействий, связанных с тороидальным дипольным моментом могут объяснить многие биологические процессы в природе. Говоря более простым языком, если мы хотим определить от чего исходит, принятый нами сигнал при исследовании объектов с тороидной топологией, то мы можем принять этот объект за что-то другое и обладающего не тороидным моментом, а например электрическим. Т.е. сигнал, принятый от тороидного источника, мы можем принять за сигнал от обычной телевизионной антенны- электрического вибратора, при том что сами источники разные, а поля их излучения одинаковые! Вот отсюда и возникает необходимость учета тороидного момента! 

Обнаружение тороидальных возбуждений является сложной задачей. Динамический тороидный диполь взаимодействует с curl B (вихрь магнитного поля) и слабо взаимодействует со свободным пространством, в то время как его проявление может быть замаскировано более сильными электромагнитными эффектами из-за электрических и магнитных дипольных моментов и даже электрического квадрупольного. Экспериментальное обнаружение тороидного отклика стало возможно только недавно, благодаря использованию концепции метаматериалов. Эта концепция дает возможность наблюдать новые и экзотические оптические явления, контролируя характер электромагнитного отклика с помощью искусственно структурированных сред в субволновом масштабе. Впервые тороидный дипольный отклик был продемонстрирован исследователями из Университета Саутгемптона (T. Kaelberer, V. A. Fedotov, N. Papasimakis, D. P. Tsai, and N. I. Zheludev, Toroidal Dipolar Response in a Metamaterial, Science 330, 1510 (2010)) в 2010 году в метаматериалах, состоящих из специально спроектированных металлических метамолекул тороидной топологии, с пониженными электрическим и магнитными дипольными моментами, в то время как тороидный отклик был спектрально выделен и повышен резонансно до измеряемого уровня. Эта демонстрация открыла путь к проверке удивительных явлений тороидной электродинамики и стимулировала работы по исследованию метаматериалов и плазмонных систем, проявляющих сильный тороидный отклик.

Существуют ли тороидный диполь и анаполь?

В 2015 году вышло сразу две публикации, посвященных обнаружению динамического тороидного отклика в диэлектрических частицах. 

В первой статье, опубликованной нами, в престижном журнале Physical Review X, описываются мета-молекулы, состоящие из четырех близко расположенных диэлектрических микроцилиндров танталата лития, которые тем самым обеспечивают ближнепольную связь между Ми-резонансными магнитными модамиm, возбужденными в каждом цилиндре. Эти моды соответствовали токам смещения j, осциллирующих в противоположных направлениях, относительно осей цилиндров и возбужденных плоской волной с вектором E, параллельного осям цилиндров.


Возбуждение тороидного момента в диэлектрической метамолекуле
Для узкого диапазона частот, магнитные моменты m (также как и магнитное полеH), которые осциллируют перпендикулярно осям цилиндров, образовывали динамический вихрь замкнутой петли магнитного поля, сильно сконцентрированного в пределах мета-молекулы. В идеальном случае такое состояние характеризуется нулевыми магнитными и электрическими мультипольными моментами, и ненулевым тороидным дипольным моментом T, осциллирующего вдоль оси мета-молекулы. Но обладая интересной тороидной топологией диэлектрического кластера, авторам удалось наблюдать в мета-молекулах необычную конфигурацию электромагнитных полей, при которой электрический и тороидный моменты, возбужденные в мета-молекуле, были равны по амплитуде, но противоположны по фазе и деструктивно интерферировали и не излучали полей вне мета-молекулы или, что тоже самое, не обладали радиационными потерями. Это следует модели “анаполя” по Зельдовичу или понятию стабильного атома по Бому и Вайнштейну (1948 год). Интересно, что метаматериал, состоящий из цилиндрических диэлектрических кластеров, априори имеет низкие диэлектрические потери. И, волна, распространяющаяся сквозь такой метаматериал, не замечает его и проходит через него без потерь! Благодаря “анапольным” возбуждениям, она не испытывает радиационных потерь, а благодаря диэлектрическим ингредиентам – тепловых или джоулевых потерь. Таким образом, метаматериал становится прозрачным и невидимым для наблюдателя. 

Авторы второй статьи, опубликованной в Nature Communications, утверждают о наблюдении “анаполя” в кремниевых нанодисках. Это совместное исследование авторов из России, Австралии, Германии и Сингапура, демонстрирует, что в одиночных кремниевых частицах могут одновременно существовать тороидный и электрический дипольные моменты и при облучении их светом они образуют анаполь, в результате чего рассеянное такой частицей поле будет отсутствовать, и мы не сможем увидеть отраженный от нано-объекта свет.  


Экспериментальный спектр рассеяния от силиконового нанодиска и поля, соответвтвующие анаполю (Nature Communications 6, 8069, doi:10.1038/ncomms9069)

По-сути “анаполь” работает как плащ невидимка Гарри Поттера или “cloaking” для наночастиц и скрывает их от удаленного наблюдателя. Это в идеале и в теории, но авторы показали в эксперименте, что деструктивная интерференция между тороидным и электрическим моментом, приводит к уменьшению поля рассеяния, но при этом в поле рассеяния все еще сохраняется вклад от магнитного квадропульного момента, который подавить, естественно, полностью нельзя. Но, тем не менее, исследователи наблюдали значительный ярко выраженный провал в спектре рассеяния частицей полей в дальней зоне. Этот результат подтверждает существование неизлучающего анаполя и невидимость, “скрываемого” им нанообъекта!
Так уж ли невидим неизлучающий «анаполь»?

Но так уж ли невидим неизлучающий анаполь на самом деле? Почти через 40 лет после работы Зельдовича, исследователи из ОИЯФ РАН, г. Дубна Афанасьев и др. теоретически предсказали, что при существовании в электродинамической системе анаполя, возникающего благодаря деструктивно интерферирующим электрического и тороидного диполей, возникает нетривиальная ситуация! В результате излучения такого источника, электрическое и магнитное поля отсутствуют вне его, но существуют незатухающие Векторные потенциалы! Что это обозначает? 

В классической электродинамике векторный потенциал, введенный еще Пуассоном, достаточно часто трактовался как нефизическая величина, формально вводимая лишь для удобства электродинамических расчетов. Но, тем не менее, на протяжении времени, с введения в физику понятия потенциала, исследователи задаются вопросом: ”Имеет ли векторный потенциал физический смысл или нет?”. И если ответ- да, то как его можно измерить? Частично на этот вопрос отвечает знаменитый эффект Ааронова- Бома в статике, когда квантовая частица испытывает смещение фазы при пролете областей, в которых отсутствует магнитное поле, но существует векторный потенциал этого поля! Т. е. наблюдается безизлучательная передача информации о частице, а точнее модуляция информации без участия полей, т.о. эта информация скрытна. Несмотря на количество ссылок (~1500) на первоначальную работу Ааронова- Бома и попытки косвенного измерения векторного потенциала, вопрос о его физичности до сих пор открыт и долго-ожидаем многими исследователями и в разных областях. Динамический эффект Ааронова – Бома, более сложен и интересен! Как сделать неизлучающий источник, который бы излучал потенциалы, но не излучал электрического и магнитного полей? На этот вопрос классическая электродинамика дает вполне точный ответ, что если у нас отсутствуют поля, то должны отсутствовать и потенциалы этих полей! Но не для “анаполя” Зельдовича! Действительно, согласно работам Афанасьева, при деструктивной интерференции полей электрического и тороидного диполей, результирующие электрические и магнитные поля обратятся в нуль, но в тоже время векторный потенциал в нуль не обращается и не может быть исключен из рассмотрения калибровочными преобразованиями! 

Возвращаясь к описанным выше частицам, обладающих анапольным моментом, мы ответим на вопрос, поставленный в заглавии статьи, что анаполь может быть обнаружен, но не благодаря полям, а за счет измерения векторных потенциалов. Таким образом, мета-частицы невидимые для наблюдателя, за счет возбуждения в них неизлучающего анаполя, на самом деле оказываются только «наполовину» невидимыми. 

Векторный потенциал позволит обнаружить анаполь

Как же можно померить векторный потенциал, излучаемый или отраженный динамическим анаполем? Джозефсоновские переходы, интенсивно исследуемые в лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» и сверхпроводящие метаматериалы, в состав которых они входят, дают нам хорошие перспективы для обнаружения “анаполя” и его потенциала. В самом деле, Джозефсоновский переход является квантомеханическим объектом, а ток, протекающий через который, может модулироваться векторным потенциалом, облучающего его анапольного нетривиального неизлучающего источника и это дает нам уникальную возможность увидеть, или правильней будет сказать, “почувствовать” векторный потенциал, излучаемый анаполем и пролить свет на многие вопросы квантовой физики о существовании и физическом смысле векторного потенциала и на многие другие вопросы о применение его для передачи данных и о взаимодействие потенциала с различными природными средами?! 


Образец сверхпроводящего метаматериала с Джозефсоновскими переходами в держателе

В частности, явным прорывом будет применение описанных метаматериалов, в качестве элементов кубитов квантовых компьютеров, взаимодействие в которых осуществляется не за счет полей, а за счет потенциалов, что является задачей будущего, говорить о которой пока рано, в рамках этой статьи.  

Таким образом, мы заканчиваем эту статью на оптимистичной ноте и надеемся в ближайшем будущем увидеть первые результаты лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» по обнаружению неизлучающего анаполя! 


Рабочая камера лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» в которой проходят исследования метаматериалов в сверхпроводящем режиме для отыскания динамического анаполя. 

Возврат к списку


эволюция понятия и его структура

Забураева Х. Ш.

Геоэкологический потенциал устойчивого развития: эволюция понятия и его структура

Страницы / Pages
175-181
Аннотация

Рассматривается эволюция взглядов на геоэкологический потенциал и близкие по значению понятия. Приводится авторское определение
геоэкологического потенциала. Обосновывается структура геоэкологического потенциала на основе выделения в ее составе природного и человеческого капиталов. Раскрывается содержание каждого из них. К важнейшим компонентам природного капитала отнесены: минеральносырьевые, биологические, водные и ряд других компонентов. Основа человеческого капитала представлена геодемографическим и культурнонравственным капиталом.

Список литературы

1. Реймерс Н. Ф. Природопользование : словарь-справочник. М., 1990.
2. Прозоров Л. Л. Энциклопедический словарь «Геоэкология». М., 2004.
3. Косолапов О. В. Природный потенциал региона: сущность и структура //Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2012. С. 31—37.
4. Яковлев А. А. Социально-экономическая сущность ресурсного потенциала региона // Вестник Чувашского университета. 2010. С. 552—556.
5. Исаченко А. Г. Оценка и картографирование экологического потенциала ландшафтов России // Изв. Всесоюзн. геогр. о-ва. 1991. Т. 123, вып. 6.
6. Егоренко Л. И., Кочуров Б. И. Геоэкология : учеб. пособие. М., 2005.
7. Григорьева И. Ю. Геоэкология : учеб. пособие. М., 2013.
8. Исаченко А. Г. Экологический потенциал ландшафта, расселение, хозяйственная освоенность территории // География в школе. 2001. № 3. С. 3—11.
9. Родионова А. И. Комплексная оценка, биоклиматический и геоэкологический потенциалы устойчивого развития административных районов Калужской области // Проблемы региональной экологии. 2011. № 6. С. 90—94.
10. Родзевич Н. Н. Геоэкологический потенциал России // География в школе. 2001. № 1. С. 16—23.
11. Шаталова Т. Н., Серова А. С. Природно-ресурсный потенциал в экономической системе региона // Вестник Оренбургского государственного университета. 2008. № 8. С. 188—122.
12. Усенко И. Б. Структура природного капитала как паритетного фактора производства // Вестник УГТУ-УПИ. Сер.: Экономика и управление. 2009. № 4.С. 99—105.
13. Пухова У. М. «Природный капитал» как часть составляющего природных ресурсов // Фундаментальные исследования. 2008. № 2. С. 130—132.
14. Иватанова Н. П., Пугачева А. А. Теоретико-методологическое обоснование необходимости эколого-экономической оценки природного капитала // Известия Тульского государственного университета. Экономические и юридические науки. 2013. Вып. 3, ч. 1. С. 77—87.
15. Воробьева Т. В., Крючков Е. Н., Дебелова Н. Н., Завьялова Е. Н., Самойлюк И. К.Природный капитал в экономике // Известия Томского политехнического университета. Т. 315, № 6. 2009. С. 13—18.
16. Бобылев С. Н., Захаров В. М. Экосистемные услуги и экономика. М., 2009.
17. Плаксунова Т. А. Человеческий капитал в инновационной экономике //Экономический вестник Ростовского государственного университета. 2009. Т. 7,№ 4. С. 74—76.

Что такое окислительно-восстановительный потенциал

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), называемый также редокс-потенциал (от английского RedOx — Reduction/Oxidation), характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т.е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов.

Значение окислительно-восстановительного потенциала для каждой окислительно-восстановительной реакции вычисляется по довольно сложной формуле, выражается в милливольтах и может иметь как положительное, так и отрицательное значение. В природной воде значение Eh колеблется от — 400 до + 700 мВ, что определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов. В условиях равновесия значение ОВП определенным образом характеризует водную среду, и его величина позволяет делать некоторые общие выводы о химическом составе воды. В зависимости от значения ОВП различают несколько основных ситуаций, встречающихся в природных водах:
Окислительная:
Характеризуется значениями Еh > + (100 — 150) мВ, присутствием в воде свободного кислорода(для измерения используют оксиметр), а также целого ряда элементов в высшей форме своей валентности (Fe3+, Mo6+, As5-, V5+, U6+, Sr4+, Cu2+, Pb2+). Ситуация, наиболее часто встречающаяся в поверхностных водах.
Переходная окислительно-восстановительная:
Определяется величинами Еh от 0 до + 100 мВ, неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием сероводорода и кислорода. В этих условиях протекает как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов.
Восстановительная:
Характеризуется значениями Еh

Окислительно-восстановительный потенциал зависит от температуры и взаимосвязан с рН. В некоторых применениях (например, в обработке воды для бассейнов) ОВП является одним из основных параметров контроля качества воды. В частности потому, что позволяет оценить эффективность обеззараживания воды.

Приборы для измерения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП метры):

Конспект урока по физике «Понятие потенциала»

Понятие потенциала

Если мы поднимем тело массы , лежащее на земле на высоту  (см. рис. 1), мы изменим его потенциальную энергию на величину . Именно такую работу  и необходимо совершить для этого подъема.

Рис. 1. Изменение потенциальной энергии

Для любой массы  разница энергий на высоте 0 и  будет равна  (см. рис. 2).

Рис. 2. Разница потенциальных энергий

Если разделить значение потенциальной энергии  на массу, мы получим величину, характеризующую гравитационное поле в данной точке. Выражение  уже не зависит от массы, оно показывает работу, которую необходимо совершить для переноса тела, с некоторой массой, на высоту , деленную на эту массу.

Теперь посмотрим, как ввести аналог потенциальной энергии приведенной на единицу массы в электрическом поле.

На заряд , находящийся в поле другого заряда , закрепленного в некоторой точке пространства, действует сила Кулона . Эта сила может переместить заряд , совершив при этом работу. Значит, система двух зарядов, находящихся на определенном расстоянии, обладает потенциальной энергией, зависящей от величины зарядов и расстояния между ними.

Если по аналогии с гравитационным полем рассмотреть величину, равную этой энергии, деленной на заряд , то она уже не будет зависеть от заряда  и охарактеризует только поле заряда  в данной точке. То есть будет являться функцией заряда  и расстояния между зарядами. Эта величина и называется потенциалом электрического поля.

Разность потенциалов двух точек, умноженная на величину заряда , равна работе, необходимой для перемещения этого заряда между этими точками. То есть разность потенциалов двух точек поля – это работа по перемещению между ними единичного заряда.

Как и в поле сил тяжести, эта работа не зависит от траектории  и определяется только положением точек, между которыми перемещается единичный заряд. Такие поля называют консервативными. В разделе «Механика» мы уже говорили, что энергия – величина, требующая для измерения задания «начала отсчета». Например, в гравитационном поле мы можем считать нулевой потенциальную энергию тела, находящегося на уровне земли. В случае электростатического поля, создаваемого зарядом, естественно считать нулевой потенциальной энергией некоторого заряда, находящегося в поле, его энергию на бесконечном удалении от заряда, в поле которого он находится. Это и есть «точка отсчета» для потенциальной энергии поля заряда.

Потенциал поля в некоторой точке равен работе по перемещению единичного заряда из этой точки на бесконечность.

Выражение для потенциала поля точечного заряда

Пусть положительный заряд  находится на расстоянии  от положительного заряда  (см. рис. 3).

Какую работу совершит электрическое поле при перемещении заряда  вдоль радиуса в точку, отдаленную на  от ? (См. рис. 4.)

По определению работа силы равна этой силе, умноженной на перемещение:

В данном случае действует сила электрического взаимодействия (см. рис. 5), по закону Кулона .

Сила и перемещение в нашем случае сонаправлены,  и . Так мы можем находить работу для случая, когда сила постоянна на всей траектории. Здесь же сила изменяется по мере отдаления зарядов друг от друга.

Обозначим перемещение заряда (см. рис. 6).

По мере перемещения заряда  сила изменяется, но на малом (в сравнении с расстоянием до заряда ) отрезке можем считать ее постоянной и находить работу по определению, которое мы привели выше.

Работа, совершаемая силой Кулона на таком малом отрезке  равна , где силу  можно считать постоянной на всем отрезке . Тогда работа при перемещении на расстояние  будет равна сумме работ на  участках (), на каждом из которых сила Кулона постоянна и равна .

Эта сумма будет равна 

Работа при перемещении электрического заряда

Работа по перемещению заряда на малом участке  равна:

Работа на участке  равна сумме работ на каждом участке :

Воспользуемся приближенным равенством:

Прежде чем его применить, покажем, что равенство справедливо. Приведем правую часть к общему знаменателю:

Раскроем скобки:

Заметим, что  – пренебрежимо малая по сравнению с  величина,  не может считаться пренебрежимо малой, т. к. количество  участков  велико. Поэтому в знаменателе можем пренебречь членами  и .

Вернемся к нахождению работы. Распишем выражение по полученной формуле:

Распишем сумму:

 Мы знаем, что работа связана с энергией. Система обладает энергией, если силы, возникающие в системе, могут выполнить работу (в нашем случае это сила электростатического взаимодействия зарядов). Работа равна уменьшению потенциальной энергии:

Сравнив с выражением , делаем вывод, что  – это потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов. Ранее мы приняли, что потенциальная энергия заряда, отдаленного от источника электрического поля на бесконечность, равна нулю. Посмотрим, как с этим согласуется полученная формула:

Действительно,  будет равна нулю на бесконечном отдалении от заряда , т. к.  при .

Теперь проверим, как полученный результат соотносится с моделью, в которой разноименные заряды обозначены знаками плюс и минус. Если заряды одноименные, то потенциальная энергия взаимодействия положительна . Система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией (как и, например, камень на некоторой высоте  над поверхностью земли, предоставленный сам себе, будет падать вниз, т. е. уменьшать высоту и с ней потенциальную энергию )

Действительно, заряды будут отталкиваться и сила электрического взаимодействия будет вызывать перемещение заряда на большее расстояние, потенциальная энергия  будет уменьшаться.

Если заряды разноименные, то потенциальная энергия взаимодействия  имеет знак минус. Заряды притягиваются, и сила их взаимодействия вызывает перемещение заряда на меньшее расстояние , потенциальная энергия  уменьшается.

Потенциал электрического поля

Энергия заряда  в поле заряда , равная , зависит от величин обоих зарядов. Характеристика поля, созданного зарядом , естественно, не должна зависеть от величины помещенного в него заряда. Разделим  на  и получим . Эта величина называется потенциалом электрического поля и обозначается буквой . Эта характеристика поля показывает, какой энергией обладает положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Как и энергия, потенциал – скалярная величина, измеряется в вольтах.

В нашем случае  – потенциал поля точечного заряда. Точка отсчета потенциалов в нашем случае естественным образом является бесконечно отдаленной точкой (см. рис. 7).

В зависимости от задачи точкой отсчета выбирают потенциал поверхности Земли, потенциал отрицательно заряженной пластины конденсатора или потенциал любой другой точки, удобной для решения задачи.

Таким образом, пользуясь определением потенциала, можно вычислить потенциальную энергию заряда, находящегося в электростатическом поле:

и работу поля по перемещению заряда из точки с потенциалом  в точку с потенциалом :

Электрическое поле является консервативным, его работа не зависит от траектории движения заряда, а зависит только от перемещения.

Заряд всегда распределен на каком-то теле, имеющем геометрические размеры. На расстояниях, много больших размеров тела, поле слабо зависит от объема и формы этого тела, и потому модели точечного заряда достаточно. Например, потенциал поля заряженного металлического шара при  эквивалентен потенциалу поля точечного заряда (см. рис. 8):

.

Внутри шара потенциал во всех точках одинаков и равен потенциалу на поверхности шара (см. рис. 9):

.

Если бы это было не так, то потенциальная энергия в разных точках внутри шара отличалась бы, а, так как внутри металла есть свободные носители заряда, поле выполняло бы работу по перемещению зарядов. В итоге электроны переместились бы в область большего потенциала, тем самым уменьшив его. Таким образом, потенциал во всех точках приравнивается.

Потенциал подчиняется принципу суперпозиции. При наличии нескольких источников поля складываются как векторы напряженности поля, так и потенциалы:

Задача 1

При перемещении заряда между точками с разностью потенциалов 1 кВ электрическое поле совершило работу 40 мкДж. Чему равен заряд?

Это простая задача на понимание смысла величины разности потенциалов.

Разность потенциалов равна работе по переносу заряда, деленной на величину этого заряда.

Выразим значение заряда:

И вычислим ответ:

Ответ: 

Задача 2

Какую работу надо совершить, чтобы перенести заряд 5 мкКл из бесконечности в точку поля, удаленную от центра заряженного шара на 18 см? Заряд шара – 20 мкКл.

Порассуждаем.

— Потенциал поля заряженного шара на бесконечности равен нулю. Следовательно, приближая заряд от бесконечности к шару, внешней силе нужно совершать работу для преодоления силы электростатического взаимодействия. Численно эта работа будет равна работе электрического поля заряженного шара по перемещения заряда с расстояния 18 см на бесконечность.

— Работа по переносу заряда в электрическом поле связана с разностью потенциалов между начальной и конечной точками траектории и величиной заряда.

— Величина переносимого заряда у нас есть.

— Потенциал поля заряженного шара на бесконечности, как мы уже отметили, равен нулю. А в конечной точке траектории мы сможем его вычислить, пользуясь формулой для потенциала поля точечного заряда, которая справедлива и для поля вне заряженного шара.

Приступим к решению.

Найдем потенциал электрического поля заряженного шара в конечной точке траектории.

Потенциал электрического поля заряженного шара на бесконечности равен нулю.

Разность потенциалов электрического поля по переносу заряда из точки с потенциалом  в точку с потенциалом  будет равна:

В то же время она будет равна работе электрического поля по переносу заряда, деленной на заряд:

Величина работы внешних сил, которую надо совершить, чтобы перенести заряд из точки с меньшим потенциалом в точку с большим потенциалом, равна работе электрического поля по переносу такого же заряда в обратном направлении.

Таким образом, мы получили систему из пяти уравнений, решив которую найдем искомую величину. Пронаблюдать математическую часть решения задачи вы можете в свертке.

Ответ: .

Математическая часть решения задачи 2

Подставим выражения для потенциалов из первого и второго уравнений в третье:

Подставим полученную разность потенциалов в четвертое уравнение.

И выразим работу электрического поля:

Согласно пятому уравнению это и есть искомая работа .

Подставим данные из условия и рассчитаем ответ:

Задача решена.

Понятие потенциала предприятия

Важнейшая задача стратегического планирования в условиях рынка – обеспечить предприятию (фирме) возможности достижения необходимого преимущества перед другими конкурентами путем использования самых эффективных средств. Те предприятия и компании, которые планируют и поддерживать высокий потенциал своего развития, как показывает опыт зарубежных стран, устойчиво оказываются сильными, прибыльными и уважаемыми в мировом деловом сообществе. Чтобы фирма могла установить собственный долгосрочный конкурентный цикл развития, она должна расти быстрее, чем повышается потенциал ее основных конкурентов.

Под потенциалом предприятия принято понимать совокупность показателей или факторов, характеризующих его силу, источники, возможности, средства, запасы, способности, ресурсы и многие другие производственные резервы, которые могут быть использованы в экономической деятельности. Потенциал любого предприятия оказывает наибольшее влияние не только на конечные результаты всякой его деятельности, но и на пределы экономического роста и структурного развития всей организации.

Однако ограничительное воздействие определенных пределов на целенаправленное развитие систем или индивидов, как показал в своих работах Р.Л. Акофф, может быть отодвинуто несколько дальше изменением желаний или технических возможностей, которые раздвигают пределы необходимых усовершенствований. Ограниченные ресурсы ставят свои пределы только тогда, когда предстоит делать что-то такое, для чего требуется больше, чем доступно, этих ресурсов, а именно их и нет в достаточном количестве, а также нет подходящих заменителей. Ограниченный ресурс перестает быть таковым, если потребность в нем уменьшается или если научиться его использовать с большей эффективностью. Из этого вытекает, что развиваться должны, прежде всего, сами люди – основной потенциал любой системы. Чем больше развита личность или система, тем меньше они ограничены ресурсами, тем выше их совокупный потенциал. Ограничение роста потенциала предприятия (фирмы) обычно заложено в их окружении, но главные ограничения их долгосрочного экономического развития содержатся в них самих. Если выразиться иначе, то главные пределы роста экзогенные, или внешние, лежат вне системы, а главные пределы развития – эндогенные, или внутренние, заложены в ней самой.

Выбор направления или стратегии развития потенциала предприятия зависит в основном от состава, структуры и качества имеющихся экономических ресурсов, уровня конкурентоспособности производимых работ и услуг, существующего положения на рынке и предстоящих целей, например, выйти в лидеры, закрепиться среди конкурентов, избежать банкротства и т.п.

В современных рыночных отношениях псе экономические ресурсы, составляющие основу развития потенциала любого предприятия или организации, как общепринято, подразделяются на две большие категории — материальные и людские и четыре основных вида – земля, труд, капитал и предпринимательские способности.

Земля, или природные ресурсы объединяет все вещественные факторы, которые природа предоставляет людям в виде полезных ископаемых, земельных угодий, лесных массивов, запасов воды, воздуха, тепла и др. Природные ресурсы играют важную экономическую роль в жизни людей, закладывают основы развития человека и производства, способствуют росту личного и национального богатства.

Труд, или трудовые ресурсы, характеризует совокупность умственных и физических способностей человека, необходимых для производства материальных благ. В общем, виде любой труд или способность к труду можно охарактеризовать количеством трудоспособных работников, уровнем их профессиональной подготовки и квалификации, трудовой отдачей персонала и многими другими экономическими показателями. В конкретных условиях производства всякий процесс труда может быть определен величиной затрат и результатов, трудоемкостью продукции, интенсивностью труда, его продуктивностью затратами на содержание персонала, заработной платой работников и т.д.

Капитал, или инвестиционные ресурсы, определяет весь запас накопленных материальных средств: производственное оборудование, технологическая оснастка и инструменты, объем сырья и материалов используемых в процессе изготовления товаров и выполнения услуг. Деньги в рыночной экономике не относятся к капитальным ресурсам, так как сами по себе они не производят продукции, хотя и приносят многим их обладателям большое богатство.

Предпринимательские, или творческие, способности человека проявляются в умении открыть свое дело (бизнес), организовать новые научные, технические, коммерческие либо иные инновационные проекты, а также в рациональном использовании труда, земли, капитала и других экономических ресурсов. Способности человека к предпринимательской деятельности в реальной жизни ещё больше ограничены, чем все остальные экономические ресурсы в природе. Именно из-за большой редкости предпринимательских, творческих способностей людей за их использование обществу приходится платить значительно выше по сравнению с другими производственными ресурсами. Однако в большинстве случаев проявление предпринимательских способностей человека вполне себя оправдывает получением того совокупного дохода, который они производят своей созидательной инициативой, новаторским подходом, организаторской деятельностью, управленческими действиями и т.д. или рыночной системе прибыль предпринимателю не гарантирована. Вознаграждением за затраченные ресурсы, время, усилия и способности могут оказаться заманчивые доходы (прибыль) или непредвиденные убытки (потери) и, в конце концов – банкротство. Предприниматель рискует не только своим временем, трудом и деловой репутацией, но и вложенными средствами – своими собственными и всех остальных акционеров.

Идентифицируя наличие ресурсов с понятием «потенциал», выделяем трудовой, технический, организационный, имущественный, финансовый и прочие потенциалы, которые определяют способность предприятия достигать поставленные перед ним цели. Наличие любого вида потенциала и его использование определяет в той или иной степени результат деятельности предприятия. Способность развития социально-экономической системы, как правило, отождествляется с понятием «экономический потенциал».

Экономический потенциал трактуется по-разному – от чрезвычайно узкого его понимания как годового объема производства продукции до таких всеобъемлющих категорий, как социально-экономическая система.

Экономический потенциал является многоуровневым и многоаспектным объектом исследования, то есть по признаку обособления производительных сил экономический потенциал можно разделить на потенциал страны, потенциал отрасли, потенциал региона, потенциал предприятия. Экономический уровней, отличается составом и размерами обособления ресурсов, которые определяются спецификой производства и спросом на продукцию.

Экономический потенциал – совокупная способность производить продукцию различного назначения оказывать услуги населению. Экономический потенциал зависит от количества трудовых ресурсов, качества их профессиональной подготовки, объёма производственных мощностей предприятия, отраслей, а также степени развития отраслей производственной сферы, достижений науки и техники, ресурсов.

Существуют два на правления исследования экономического потенциала как объекта. С одной стороны, экономический потенциал рассматривается как совокупность ресурсов хозяйствующего субъекта (ресурсной направление). В этом случае оценка экономического потенциала сводится к определению стоимости доступных ресурсов (активов).

Активы представляют собой совокупность финансовых и нефинансовых ресурсов, а также отвлеченные средства (дебиторская задолженность). С другой стороны, способность хозяйствующего субъекта осваивать, перерабатывать имеющиеся у него ресурсы для удовлетворения общественных потребностей считается экономическим потенциалом (результативное направление). Такая способность определяется наличием трудового, технического, организационного потенциала и непременно устойчивостью финансового положения) предприятия. При этом оценка величины экономического потенциала сводится к оценке максимального количества благ, которое хозяйствующий субъект способен произвести при данном количестве и строении ресурсов.

Обобщив эти направления, с точки зрения действующего предприятия можно сказать, что экономический потенциал – это способность предприятия к дальнейшей его деятельности, основанная на наличии ресурсов. Эту способность предприятие реализует, используя резервы. Ресурсы, как и резервы, определяются различными измерителями: трудовыми, натуральными, стоимостными. Ресурсы и резервы в стоимостном измерении представляют собой активы, капитал и обязательства. Таким образом, потенциальные возможности предприятия определяются наличием ресурсов и возможностью использования резервов.

Значение понятия потенциала в механике (и в физике)

Если кто-то знает книги/статьи, посвященные значению понятия потенциала в физике (или касающиеся физических основ, лежащих в основе энергетических методов механики), то я был бы очень признателен за знакомство с ними.

Обратите внимание: когда я говорю о физических основах, я имею в виду физических оснований — не «более простые/предварительные математические понятия/процедуры, которые очень легко реализовать». Таким образом, мой запрос касается материала, который в первую очередь концептуальный, а не математический.(Кстати: математический материал по этой теме так легко достать, что, говоря метафорически, рукой подать, если не 1200 ссылок, если не дюжину. … Но я говорил о трактовке, которая не является исключительно математической. противовес Лагранжу — вот что я искал.)

Также обратите внимание, что под потенциалом я имею в виду не только ограниченный контекст электромагнетизма (ЭМ). В самом деле, если вы спросите меня, энергетические методы гораздо более ценны в механике, чем в ЭМ, прежде всего потому, что в механике так легко столкнуться со (статически) неопределенным случаем.Таким образом, импульсный подход не является наиболее удобным.

Я уже просмотрел книгу Ланцоша («Вариационные принципы механики») и нашел ее полезной. Как раз подходящая книга, хотя если бы у меня был материал для написания этой книги, я бы не представил ее в том порядке, в котором он это делает. … В любом случае, кроме этой книги, есть ли еще какой-нибудь источник? Вот такой у меня вопрос.

Я мог бы также упомянуть здесь, что для моих целей Гольдштейн (Классическая механика) был большим разочарованием (как с точки зрения содержания, так и с точки зрения их порядка), как и Вайнсток (Вариационное исчисление).Я помню, как несколько лет назад очень быстро просмотрел книги Морса и Фешбака, но не нашел ничего непосредственно полезного в этом контексте.

Итак, вот. Буду очень признателен за любые индикаторы/ссылки, кроме Lanczos. Если их нет, я думаю, я мог бы сам написать исследовательскую статью на эту тему.

Заранее спасибо за любые ссылки/ссылки.

Введение в потенциальную энергию

Энергия не только заставляет мир вращаться (буквально), но также является фундаментальной основой всех процессов во вселенной.Каждое движение, каждая реакция — все — дает или получает энергию [1] .

Подобно материи, которая является просто энергией в другой форме, энергия не может быть создана или уничтожена. А внутри материи, включая каждого человека и вещь на Земле, находится форма энергии, которая готова изменить форму и воздействовать на другие объекты поблизости и, возможно, за его пределами. Это потенциальная энергия, один из самых важных процессов в известной вселенной .

Что такое потенциальная энергия?  

Потенциальная энергия является существенной формой энергии и является одним из двух основных типов, а другой является кинетической энергией.Термин «потенциальная энергия» был впервые введен шотландским физиком Уильямом Рэнкином в 19 веке, и с тех пор он является одним из столпов физики. [2] Эта форма энергии хранится в объектах, которые обладают потенциалом высвобождения этой энергии из-за положения, в котором они находятся, что делает их положение относительным.

Лучше всего это видно на примере рогатки, которая накапливает энергию , создаваемую оттягиванием назад резинки. Потенциальная энергия , накопленная при откате, отвечает за энергию, возникающую при высвобождении, известную как кинетическая энергия.Однако потенциальная энергия хранится не только в упругих объектах. Все, что подвешено над землей или на склоне, способно накапливать потенциальную энергию [3] .   

Когда объекты смещаются из положений равновесия, они получают энергию — что может произойти от отпускания рогатки или от силы гравитации, притягивающей объект к Земле. Полученная энергия исходит из потенциальной энергии, которая была запасена в объектах до того, как они были выбиты из равновесия упругим отскоком или гравитацией [4] .Это связано с сохранением энергии [5] .

Что такое определение потенциальной энергии?  

источник

Энергия — это способность совершать работу, когда к объекту прикладывается сила и он движется [6] .

Потенциальная энергия — это, по существу, накопленная энергия, которая способна выполнять работу из-за положения или состояния рассматриваемого объекта [7] .

В терминах, более ориентированных на физику, потенциальная энергия определяется как энергия, хранящаяся в системе сильно взаимодействующих физических объектов [8] .Эти «физические сущности» лучше классифицировать как «объекты» — от мельчайших частиц до крупных компонентов Солнечной системы. Они содержат запасенную энергию, которая передается в движение.

Кинетическая энергия, которая является формой энергии, создаваемой при высвобождении потенциальной энергии, является энергией движения . Все движущиеся объекты высвобождают кинетическую энергию [9] , которая всегда создается за счет высвобождения потенциальной энергии, хранящейся в неподвижном состоянии, и приводится в движение гравитационными или упругими силами.

Что означает потенциальная энергия?  

Значение потенциальной энергии довольно простое: это форма энергии, которая потенциально может выполнять работу, но не совершает активно работы и не применяет какую-либо силу к каким-либо другим объектам [10] . Другими словами, потенциальная энергия касается положения объектов, а не их движения.

Понятие потенциальной энергии иногда трудно понять, поскольку энергия часто рассматривается в терминах движения.Понимание кинетической энергии интуитивно проще, потому что более очевидно, что движущиеся объекты обладают энергией. Удар брошенным мячом или движущимся транспортным средством может заставить кого-то почувствовать энергию, которую несут эти объекты. Но понимание того, что внутри стационарных объектов содержится форма энергии, где она заперта и хранится до тех пор, пока не выйдет из равновесия, немного сложнее.

Согласно определению потенциальной энергии Эдукалинго, это форма энергии, которая «связана с силами, которые действуют на тело таким образом, который зависит только от положения тела в пространстве.” [11]   

Где хранится потенциальная энергия?  

Потенциальная энергия технически хранится внутри материи, хотя к объекту необходимо приложить силу, чтобы он мог накопить потенциальную энергию [12] . Однако, в то время как сама энергия хранится в массе объекта, должна присутствовать другая сила (гравитационная или упругая), чтобы высвободить потенциальную энергию [13] .

Представьте себе объект, похожий на шар для боулинга, который поднимается на вершину пятиметровой башни перед свободным падением.Высота против гравитации определяет количество потенциальной энергии, запасенной в этом объекте. Однако сама энергия по-прежнему хранится внутри объекта. [14] В этом случае гравитация Земли необходима для создания запасенной энергии, но она не может храниться в самой гравитационной силе.

То же самое верно и для рогатки: потенциальная энергия хранится в летящем объекте, а не в резинке. Масса объекта необходима для создания напряжения в ленте, которая наполняется потенциальной энергией по мере натяжения.После высвобождения потенциальная энергия в объекте высвобождается и преобразуется в кинетическую энергию при передаче энергии — упругость — это просто сила, создающая переход энергии, точно так же, как гравитация в примере с шаром для боулинга.

Откуда берется потенциальная энергия?  

Потенциальная энергия исходит из материи — это неотъемлемое свойство всего с массой [15] . Но необходима сила, либо упругая, либо гравитационная, чтобы придать материи потенциальную энергию[16].Без сил потенциальная энергия не существовала бы.

Потенциальная энергия хранится внутри любого объекта, который затем подвергается нарушению равновесия. Когда это равновесие нарушается, потенциальная энергия, исходящая от сил, приводящих объект в стационарное равновесие, превращается в кинетическую энергию, или энергию движения [17] . Потенциальная энергия передается объекту или процессу, который движется или отдает кинетическую энергию.

Как найти потенциальную энергию системы?  

Есть несколько уравнений, чтобы найти количество энергии, которой обладает объект.Возможно, самое известное уравнение всех времен, E=MC², представляет собой формулу для нахождения энергии объекта путем умножения его массы на квадрат ускорения свободного падения [18] . Однако это применимо только к кинетической энергии.

Чтобы найти потенциальную энергию объекта из-за гравитации, уравнение выглядит следующим образом: Ep=mgh (Потенциальная энергия = масса × гравитация × высота) . [19] Все, что нужно, — это вес (масса) объекта и измерение того, насколько высоко он расположен над землей, чтобы найти потенциальную энергию объекта — просто умножьте вес на гравитационную постоянную, равную 9.8 м/с2, а затем по высоте расположения объекта в качестве ориентира[20].

Что является примером потенциальной энергии?  

Учитывая, что потенциальная энергия ежедневно пронизывает каждый аспект повседневной жизни, тому есть бесчисленное множество примеров.

Сани на вершине заснеженного холма обладают потенциальной энергией. То же самое можно сказать и о пропеллере игрушечного самолета, затянутого резинкой. Ветви деревьев вдоль крон деревьев в лесу обладают потенциальной энергией и могут упасть всякий раз, когда равновесие сил, удерживающих их, становится неуравновешенным.То же самое можно сказать и о камнях на краю утеса, статуях на выступах зданий и деревянных табличках, висящих над дверными проемами. Потенциальная энергия есть буквально везде.

Какие существуют виды потенциальной энергии?  

источник

Хотя сама потенциальная энергия является одной из двух основных форм энергии, наряду с кинетической энергией, существуют различные формы, которые она может принимать [21] . Этими формами являются гравитационная потенциальная энергия и упругая потенциальная энергия.

Существует также другая форма потенциальной энергии, известная как химическая потенциальная энергия и электрическая потенциальная энергия [22] . Но они сильно отличаются от других основных форм, поскольку они полагаются на электрические заряды в электрических полях для перемещения электронов через силовое поле или магнитное поле для воздействия на объекты.

Гравитационная потенциальная энергия  

Гравитационная потенциальная энергия накапливается внутри объекта по мере того, как он поднимается на более высокий уровень или увеличивается на высоту в гравитационном поле [23] .Это тип потенциальной энергии, который присутствует в шаре для боулинга на выступе башни.

Потенциальная энергия упругости  

Упругая потенциальная энергия — это полная энергия, запасенная в объектах, которые можно растянуть или иным образом сжать [24] . Этот тип энергии присутствует в примере с рогаткой, а также с резиновыми лентами, олимпийскими батутами и средневековыми катапультами среди других объектов.

В чем измеряется потенциальная энергия?  

Все формы энергии, включая кинетическую и потенциальную энергию, измеряются в кг*м2/с2, , что может быть записано как более стандартная единица, известная как Джоуль (Дж) [25] .Джоуль — это стандартная научная единица измерения работы и энергии, поскольку энергия и работа измеряют один и тот же тип силы.

Один Джоуль равен количеству работы, совершаемой силой в один Ньютон (Н) над объектом, который перемещается на один метр в направлении приложенной силы [26] . Это эквивалентно одной 3600 ватт-часа, или одному кг*м2/с2 . Это относится и к механической энергии.

Кратко о потенциальной энергии  

Энергия ежедневно пронизывает все сферы жизни.Хотя кинетическая энергия более заметна и ее легче понять, потенциальная энергия так же присутствует. Это проявляется в каждом предмете, который стоит на выступе, или каждый раз, когда эластичная завязка оттягивается назад с натяжением.

Уравнения можно использовать для нахождения точного измерения потенциальной энергии в джоулях, но приблизительные измерения можно увидеть или почувствовать, когда мяч скатывается по наклонной плоскости или когда стрела выпускает стрелу из лука.

Всякий раз, когда объект находится в состоянии покоя, помните: он полон потенциальной энергии, которая только и ждет, чтобы ее выпустили.

Предоставлено вам taranergy.com

Источники:

  1. OpenText до н.э. 2.3 Химические реакции. https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/2-3-chemical-reactions/. Опубликовано 6 марта 2013 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  2. История энергетики https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_energy Опубликовано 5 декабря 2019 г. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
  3. Расчеты потенциальной и кинетической энергии http://faculty.kutztown.edu/courtney/blackboard/physical/02energy/energy.html По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  4. Университет Леман. Сохранение энергии. Физика для ученых и инженеров и современная физика, 9-е изд. http://www.lehman.edu/faculty/anchordoqui/SJ2.pdf. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  5. Энергия Тары. Сохраняйте энергию во время большой игры: способы ее сокращения. Тара Энерджи. https://taraenergy.com/blog/conserve-energy-during-the-big-game/. Опубликовано 4 ноября 2020 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  6. Работа, энергия и мощность. Энергетические основы. https://people.wou.edu/~courtna/GS361/EnergyBasics/EnergyBasics.htm. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  7. Потенциальная энергия. ScienceDaily. https://www.sciencedaily.com/terms/potential_energy.htm. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
  8. Физические свойства биологических объектов: введение в онтологию физики для биологии https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3246444/
    По состоянию на 6 ноября 2020 г.
  9. Департамент образования Флориды.Потенциальная и кинетическая энергия. https://fl-pda.org/independent/courses/elementary/science/section4/4e6.htm. По состоянию на 12 ноября 2020 г.
  10. Фаулер М. В основном о потенциальной энергии. В основном о потенциальной энергии. http://galileo.phys.virginia.edu/classes/581/MostlyPE.html. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
  11. Потенциальная энергия – определение и синонимы слова «потенциальная энергия» в словаре английского языка. https://educalingo.com/en/dic-en/potential-energy. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  12. Что такое энергия? Университет Лок-Хейвен.https://lockhaven.edu/~dsimanek/museum/energy.htm. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  13. Зоналэнд Образование. Месса на источнике. Масса на пружине, кинетическая и потенциальная энергия. http://zonalandeducation.com/mstm/physics/mechanics/energy/massOnASpring/massOnASpring.html. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  14. Моебс В., Линг С.Дж., Санни Дж. 13.3 Гравитационная потенциальная энергия и полная энергия. Университетская физика, том 1. https://opentextbc.ca/universityphysicsv1openstax/chapter/13-3-gravitational-potential-energy-and-total-energy/.Опубликовано 3 августа 2016 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  15. Фернфлорес Ф. Эквивалентность массы и энергии. Стэнфордская энциклопедия философии. https://plato.stanford.edu/entries/equivME/. Опубликовано 15 августа 2019 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  16. Коберлейн Б. В чем сходство энергии и материи? Вселенная сегодня. https://www.universetoday.com/116615/how-are-energy-and-matter-the-same/. Опубликовано 23 декабря 2015 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  17. Моебс В., Линг С.Дж., Санни Дж.8.1 Потенциальная энергия системы. Университетская физика, том 1. https://opentextbc.ca/universityphysicsv1openstax/chapter/8-1-potential-energy-of-a-system/. Опубликовано 3 августа 2016 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  18. Сигел Э. Спросите Итана: если Эйнштейн прав и E = mc², откуда масса получает энергию? Форбс. https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/03/21/ask-ethan-if-einstein-is-right-and-e-mc%C2%B2-where-does-mass-get- его-энергия-из/?sh=18844e9517b4. Опубликовано 21 марта 2020 г.По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  19. Кинетическая и потенциальная энергия. Кинетическая и потенциальная энергия – веб-формулы. https://www.web-formulas.com/Physics_Formulas/Kinetic_Potential_Energy.aspx. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
  20. Остин М. Как найти массу по весу. наука. https://sciencing.com/mass-weight-7721316.html. Опубликовано 2 марта 2019 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  21. Энн Мари Хелменстайн, полиция. 10 видов энергии и примеры. Мысль Ко. https://www.thoughtco.com/main-energy-forms-and-examples-609254.По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  22. Потенциальная энергия. Сиявула. https://intl.siyavula.com/read/science/grade-7/potential-and-kinetic-energy/12-potential-and-kinetic-energy. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
  23. Безграничная физика. Гравитационно потенциальная энергия. Люмен. https://courses.lumenlearning.com/boundless-physics/chapter/gravitational-potential-energy/. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  24. Кинетическая и потенциальная энергия. Кинетическая и потенциальная энергия – веб-формулы. https://www.web-formulas.com/Physics_Formulas/Kinetic_Potential_Energy.aspx. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
  25. Университет Висконсина, факультет химии. Термодинамика: кинетическая и потенциальная энергия. https://www2.chem.wisc.edu/deptfiles/genchem/netorial/modules/thermodynamics/energy/energy2.htm. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
  26. Фонд СК. 12 Фонд. Расчетная работа. https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-middle-school-physical-science-flexbook-2.0/section/13.2/primary/lesson/calculating-work-ms-ps.По состоянию на 13 ноября 2020 г.

Все изображения предоставлены по лицензии Adobe Stock.
Избранное изображение:

Введение в потенциальную энергию

 Обсуждение альтернативных источников энергии внезапно заняло центральное место из-за быстрого истощения запасов ископаемого топлива.

Конечно, много говорят о солнечной энергии и энергии ветра. Но также не менее важно понимать, как работают источники всех возобновляемых источников энергии — потенциальная энергия и кинетическая энергия.

В этой статье мы больше сосредоточимся на потенциальной энергии , , включая ее значение, ее различные формы и несколько примеров потенциальной энергии. Мы также коснемся того, как это связано с гравитацией и гравитационным полем Земли.

W шляпа Является ли потенциальная энергия?  

Потенциальная энергия относится к запасенной энергии внутри объекта, которая существует в результате положения, состояния или расположения объекта. Это одна из двух основных форм энергии, вторая — кинетическая энергия.

Накопленная энергия высвобождается при изменении положения, состояния или расположения объекта с. Очень точное название, вы можете думать об этом как об энергии, которая имеет «потенциал» для выполнения некоторой работы. Например, когда вы сжимаете пружину, у нее больше потенциальной энергии, поскольку она может вернуться к своей первоначальной форме. Но как только вы отпускаете ее, высвобождается потенциальная энергия (накопленная энергия). [1]  

Впервые термин «потенциальная энергия» использовал шотландский инженер и физик XIX века Уильям Рэнкин .Интересно, что этот термин также связан с концепцией потенциальности и действительности греческого философа Аристотеля, где он впервые обсуждал en é rgeia , источник современного слова «энергия». [2]

Вт шляпа Является ли определение потенциальной энергии?  

Живая наука описывает потенциальную энергию как скрытую энергию покоящегося объекта и является одной из двух форм энергии. [3

Представьте себе систему (для примера назовем ее XYZ), состоящую из трех разных частей — A, B и C.Потенциальная энергия XYZ будет напрямую зависеть от относительного положения A, B и C. Вот почему мы определяем потенциальную энергию как свойство системы (XYZ), а не как индивидуальное свойство только одного тела. или частица (A, B и C), которая является частью этой системы.

Мы также можем связать потенциальную энергию с силами, известными как консервативные силы.

Britannica описывает консервативную силу как любую силу, работа которой определяется только конечным смещением объекта, на который действует.Суммарная работа, совершаемая консервативной силой, не зависит от пути, приводящего к заданному перемещению, и равна нулю, когда путь представляет собой замкнутый контур. [4 ]

Консервативные силы обеспечивают суммарный объем выполненной работы в зависимости от начального и конечного положения тела в пространстве.

Вт шляпа Означает ли потенциальная энергия?  

Согласно закону сохранения энергии Ньютона, полная энергия в изолированной системе остается постоянной во времени. [5]  

Потенциальная энергия — это когда объект накапливает энергию в результате своего положения n, что делает его способным выполнять больше работы. Например, натянутая резинка обладает потенциальной энергией. [6] Точно так же мяч, выпущенный над землей, будет иметь больше потенциальной энергии, чем после падения.

Когда вы растягиваете или сжимаете резиновую ленту, кинетическая энергия, которую вы используете для сжатия или растяжения резинки, преобразуется в потенциальную энергию.И когда вы снова отпускаете ленту, накопленная потенциальная энергия преобразуется обратно в кинетическую энергию.

Другими словами, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, а затем обратно. Более того, первый тип энергии относится к положению, а второй — к движению [7] , причем оба представляют текущее состояние энергии.

Чтобы лучше объяснить, как потенциальная энергия является частью системы, давайте продолжим пример с поднятым мячом.

Здесь система состоит из Земли и поднятого шара.Оба они будут иметь больше потенциальной энергии вместе, чем когда они разделены дальше. Следовательно, сила притяжения между Землей и шаром зависит от расстояния, разделяющего их. Когда они отделены друг от друга, в систему передается дополнительная энергия, которая затем сохраняется в виде гравитационной потенциальной энергии . [8]  

Аналогичным образом, потенциальная энергия имеет другие формы, такие как химическая энергия и ядерная энергия .Мы обсудим виды потенциальной энергии более подробно позже.

Вт здесь Сохраняется ли потенциальная энергия?  

Мы уже установили, что каждый объект — неподвижный или движущийся — всегда обладает потенциальной энергией в той или иной форме, поскольку последняя зависит от положения.

Потенциальная энергия объекта относится к «потенциалу» объекта что-то делать. Возьмем классический пример с луком и стрелами, любимый учителями физики для описания кинетической и потенциальной энергии.

Как только вы натянете лук, чтобы пустить стрелу, она будет содержать накопленную потенциальную энергию. Видите ли, потенциальная энергия в руке лучника преобразуется в потенциальную энергию в согнутых плечах лука. [9]

Его потенциальная энергия составляет относительно гравитационной силы Земли в дополнение к положению носа s. На самом деле, это относится и к вам.

Представьте, что вы лежите на земле. В этот момент ваше тело имеет небольшую потенциальную силу, потому что вы находитесь рядом с Землей.Но если вы вдруг оказались подвешены над поверхностью Земли на высоте около ста футов, ваша потенциальная энергия возрастет.

Чем выше вы подвешены над поверхностью Земли, тем больше потенциальная энергия и тем слабее гравитационная сила Земли.

Вт здесь Источник потенциальной энергии?  

Вы можете сгруппировать различные формы энергии как потенциальную энергию, при этом каждая форма будет связана с определенным видом силы, которая действует в сочетании с другими физическими свойствами материи.Это может включать в себя массу, электрическую эластичность, температуру, заряд — что угодно. [10]  

В случае гравитационной потенциальной энергии гравитационная сила действует на массу объекта. Точно так же упругая потенциальная энергия взаимодействует с электромагнитной силой, действующей на упругость деформируемого объекта, такого как растянутая резинка или сжатая пружина.

Тепловая потенциальная энергия работает с электромагнитной силой в сопряжении с температурой объекта.Химическая потенциальная энергия работает с химическим потенциалом молекулярной или атомной конфигурации, воздействуя на молекулярную или атомную структуру химического вещества объекта. [11]  

Рассмотрим пример.

Представьте, что на прилавке стоит тарелка. Если вы хотите поднять тарелку с прилавка, естественно, что вам нужно совершить некоторую работу, и нужно использовать энергию. Химическая энергия, полученная из пищи, которую вы потребляете (которая хранится в химических веществах вашего тела), дает вам потенциальную энергию, чтобы поднять тарелку, пока вы выполняете работу.

Теперь, если вы предполагаете ситуацию с нулевой потерей энергии, энергия, подаваемая для подъема пластины со стойки, будет равна увеличению гравитационной потенциальной энергии пластины.

Более того, вы можете высвободить эту потенциальную энергию, просто сбив тарелку со стойки. Когда пластина падает, потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию. И когда пластина, наконец, падает на пол, кинетическая энергия преобразуется в тепло и звук из-за удара. [12]  

H Как найти потенциальную энергию?  

Прежде чем мы обсудим, как найти или рассчитать потенциальную энергию, вам нужно понять несколько связанных терминов: энергия, работа и мощность.  

Энергия — это способность системы или объекта выполнять работу, и она доступна в различных формах, от механической энергии до химической энергии и ядерной энергии. [13]  

Когда мы используем слово «работа», мы имеем в виду передачу энергии от одного объекта к другому.А так как потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, работа также связана с кинетической энергией

Мощность — это измерение энергии, передаваемой от одного объекта к другому.

В то время как мы измеряем работу и энергию в джоулях, мощность измеряется в ваттах. Мощность также является мерой выработки тепла, а поскольку тепло вырабатывается каждый раз, когда передается энергия, это подходящая единица измерения.

Если вам интересно, почему мы используем одни и те же единицы измерения энергии и работы, это потому, что оба понятия одинаковы — работа — это энергия в движении . [14]  

Итак, если вы хотите найти полную энергию любого объекта, вам нужно знать три вещи, связанные с объектом:  

  • Его способность выполнять работу
  • Способность выделять тепло  
  • Его способность генерировать энергию

В результате необходимо узнать сумму массы объекта, его расстояния от Земли, электрического заряда, расстояния до других объектов и внутренних упругих сил (также известных как внутренние механические силы).

Вот как все это объединяется в формулу:  

Потенциальная энергия = мгч [ 15]

В этом уравнении м — это масса, измеренная в килограммах, г — ускорение свободного падения, ч — высота в метрах

Вы также можете использовать этот калькулятор потенциальной энергии, где вы вводите переменные, и система даст вам ответ.

Вт шляпа Пример потенциальной энергии?  

Мы уже обсуждали различные примеры потенциальной энергии, но чтобы помочь вам лучше понять концепцию, мы также перечислим несколько примеров, касающихся ее различных форм.

Давайте быстро посмотрим: 

  • Механическая гравитационная потенциальная энергия: Автомобиль, припаркованный на вершине холма, поскольку он может спуститься с холма.
  • Механическая упругая потенциальная энергия: Лук лучника с натянутой тетивой, поскольку натянутая тетива накапливает энергию, которая высвобождается, когда лучник отпускает лук.
  • Химическая потенциальная энергия: Заряженная батарея, поскольку батарея накапливает химическую потенциальную энергию и преобразует ее в электрическую энергию.
  • Электрическая потенциальная энергия: Выключенный свет, у которого есть заряд, ожидающий прохождения по проводам.
  • Магнитная потенциальная энергия: Металлические ложки, сильно реагирующие на магнитную силу. [16]  

W шляпа Являются ли формы потенциальной энергии?  

Существует три формы потенциальной энергии: упругая потенциальная энергия, гравитационная потенциальная энергия и химическая потенциальная энергия.  

E пластическая потенциальная энергия   

источник

Этот тип энергии хранится в объектах, которые могут растягиваться или сжиматься. Чем больше объект может растянуться, тем больше у него будет упругой потенциальной энергии. [17]  

G гравитационная потенциальная энергия  

Эта форма потенциальной энергии хранится в вертикально расположенном объекте, сила земного притяжения пытается притянуть его вниз.

Количество гравитационной потенциальной энергии зависит от веса и массы объекта. Чем тяжелее и выше объект, тем больше его гравитационная потенциальная энергия. [18]  

C химическая потенциальная энергия  

Эта энергия хранится в химических связях вещества.

Различные химические вещества содержат большое количество химической потенциальной энергии, которая при высвобождении превращает одну часть энергии в работу, а другую в теплоту. [19]  

Вт шляпа В чем измеряется потенциальная энергия?  

Потенциальная энергия измеряется в джоулях (Дж). [20]  

Джоуля — производная единица измерения энергии. Они равны энергии, переданной объекту (или выполненной работе), когда сила в один ньютон действует на объект в том же направлении, что и движение силы на расстоянии одного метра или около 3 футов. [21]  

Теперь, когда мы упомянули о Ньютоне, давайте поговорим о джоулях с помощью почти синонимического ему предмета — яблок.

Яблоко обычно весит один ньютон (около 102 грамма или 0,22 фунта). Когда вы поднимаете яблоко на высоту один метр, вы совершаете над ним работу в один джоуль.

Когда вы поднимаете яблоко, потенциальная энергия яблока изменяется. На высоте одного метра яблоко будет иметь потенциальную энергию в один джоуль. Но когда вы отпустите яблоко, в игру вступит сила гравитации. В конечном итоге он совершит работу в один джоуль, когда плод упадет на один метр в высоту. [22 ]

Вт hich Является примером потенциальной энергии?  

Потенциальная энергия — обычное явление в нашей повседневной жизни. От книги на столе до автомобиля, припаркованного во дворе, до выключенного сотового телефона — все обладает потенциальной энергией.

Даже в возобновляемых источниках энергии используется понятие потенциальной энергии и кинетической энергии.

В то время как энергия ветра преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию, прежде чем использовать ее для производства электроэнергии, энергия биомассы использует накопленную химическую потенциальную энергию в связях атомов и молекул, удерживающих частицы вместе. [23 ]

P Потенциальная энергия является частью нашей повседневной жизни  

источник

Мы никогда не теряем энергию.Вместо этого происходит постоянное преобразование — потенциальной энергии в кинетическую энергию и кинетической энергии в потенциальную энергию.

На основе этого явления создаются альтернативные источники энергии. Это поможет нам поддерживать нашу Землю и сохранить ископаемое топливо, одновременно уменьшая загрязнение.

Предоставлено вам justenergy.com

Все изображения предоставлены по лицензии Adobe Stock.
Избранное изображение:

S наш код:

  1.  Потенциальная энергия пружины.Топпр. . По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  2.  Маккорн Ранкин. https://en.wikipedia.org/wiki/Macquorn_Rankine По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  3.  Что такое потенциальная энергия. Живая наука. https://www.livescience.com/65548-potential-energy.html. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  4.  Консервативная сила. Британика. https://www.britannica.com/science/conservative-force. Загружено 20 июля 1998 г. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  5.  Как законы Ньютона соотносятся с законом сохранения энергии и импульса.Study.com. https://study.com/academy/lesson/how-newtons-laws-relate-to-the-law-of-conservation-of-energy-momentum.html. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  6. Snappy Science: растянутые резинки наполнены потенциальной энергией! Научный американец. https://www.scientificamerican.com/article/bring-science-home-rubber-bands-energy/. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  7.  Потенциальная энергия. Кабинет физики. https://www.physicsclassroom.com/class/energy/Lesson-1/Potential-Energy. По состоянию на 3 ноября 2020 г.
  8.  Потенциальная энергия. Британика. https://www.britannica.com/science/potential-energy. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  9. Что такое потенциальная энергия? Безграничный.com. . По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  10.  Потенциальная энергия. Ежедневная наука. https://www.sciencedaily.com/terms/potential_energy.htm. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  11.  Потенциальная энергия. Ежедневная наука. https://www.sciencedaily.com/terms/potential_energy.htm. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  12.  Потенциальная энергия.Ежедневная наука. https://www.sciencedaily.com/terms/potential_energy.htm. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  13. Потенциальная и кинетическая энергия
    По состоянию на 2 ноября 2020 г.
    Работа и энергия , Клифф отмечает https://www.cliffsnotes.com/study-guides/physics/classical-mechanics/work-and-energy. По состоянию на 2 ноября 2020 г. 
  14.  Энергетика и энергоблоки: основы 
    https://www.greentechmedia.com/articles/read/energy-and-power-units-the-basics-8 По состоянию на 2 ноября 2020 г.
  15. Наука.Как рассчитать потенциальную энергию. https://sciencing.com/calculate-potential-energy-4514673.html. Обновлено 30 октября 2016 г. По состоянию на 2 ноября 2020 г. 
  16.  Примеры потенциальной энергии. Ваш словарь. https://examples.yourdictionary.com/examples-of-potential-energy.html. По состоянию на 2 ноября 2020 г. 
  17.  Потенциальная энергия. Кабинет физики. https://www.physicsclassroom.com/class/energy/Lesson-1/Potential-Energy. По состоянию на 2 ноября 2020 г. 
  18.  Потенциальная энергия.Солнечные школы. https://www.solarschools.net/knowledge-bank/energy/forms/potential#:~:text=Gravitational%20potential%20energy%20is%20energy,on%20its%20height%20and%20mass. По состоянию на 2 ноября 2020 г. 
  19.  Химическая потенциальная энергия. Флексбуки. https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-chemistry-flexbook-2.0/section/17.1/primary/lesson/chemical-potential-energy-chem. По состоянию на 2 ноября 2020 г. 
  20.  Что такое джоуль? Вселенная сегодня. https://www.universetoday.com/61490/what-is-a-joule/ Обновлено 6 апреля 2010 г.По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  21.  Что такое джоуль? Вселенная сегодня. https://www.universetoday.com/61490/what-is-a-joule/ Обновлено 6 апреля 2010 г. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  22.  Что такое джоуль? Вселенная сегодня. https://www.universetoday.com/61490/what-is-a-joule/ Обновлено 6 апреля 2010 г. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 
  23. Энергия ветра – Альянс Switch Energy. http://www.switchenergyproject.com/education/CurriculaPDFs/SwitchCurricula-Intermediate-Wind/SwitchCurricula-Intermediate-EnergyFromTheWindStudent.пдф. По состоянию на 3 ноября 2020 г. 

Введение в потенциальную энергию

Мы много говорим об энергии в нашей повседневной жизни, от важности возобновляемых источников энергии до того, чтобы не тратить энергию на определенных людей или предметы. Но как часто мы останавливаемся, чтобы подумать, что такое энергия, откуда она берется и куда уходит?

Давайте посмотрим на потенциальную энергию и на то, как она помогает нам определять и понимать мир вокруг нас. Мы коснемся многих концепций от кинетической энергии до гравитационного поля Земли, когда узнаем больше о потенциальной энергии.

Что такое потенциальная энергия?  

С точки зрения непрофессионала, потенциальная энергия — это способность чего-либо выполнять работу, которая называется запасенной энергией . [1] В повседневной жизни думайте об энергии как об усилии или количестве работы, необходимом для того, чтобы что-то сделать. [1]  

Потенциальная энергия существует из-за того, где находятся предметы и их положение относительно друг друга. [1] Например, книга на полу не обладает большой потенциальной энергией, но балансирует эту книгу на вершине небоскреба, и ее потенциальная энергия резко возрастает.Эта потенциальная энергия может изменить или изменить другие объекты вокруг нее — эта книга может упасть с небоскреба и причинить реальный ущерб тележке с кукурузой на улице. [ 2] Существует несколько видов потенциальной энергии, о которых мы поговорим ниже.

Что такое определение потенциальной энергии?  

Аристотель (384 г. до н.э. — 322 г. до н.э.) впервые написал о enérgeia , но концепция энергии не начала приобретать научное значение до 17 века.[3] Юлиус Роберт фон Майер, Джеймс Прескотт Джоуль и Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (1842–1847) пошли дальше.[3] Они открыли то, что мы сегодня называем законом сохранения энергии, и назвали его «жизненной силой» или «силой падения». [ 3 ]      

«Закон сохранения энергии остается в силе; энергия не может быть создана или уничтожена; его можно только преобразовать из одной формы в другую». — Лейпцигский университет Германии. [ 3]

У любой энергии есть два состояния: мы называем их потенциальной энергией и кинетической энергией. [2,4]  

Потенциальная энергия — это накопленная энергия объекта относительно его положения — это энергия, готовая к работе. Например, груз на приподнятом маятнике обладает потенциальной энергией. [5] Из-за влияния земного притяжения потенциальная энергия воздушного шара различается в зависимости от того, на какой высоте он находится от поверхности Земли. [6]   

Кинетическая энергия — это, по сути, энергия движения и определяется как энергия, которую объект или человек имеет благодаря своему движению. [2]

Помимо состояния энергии существует шесть основных типов энергии: 

  • Химическая
  • Электрика
  • Сияющий 
  • Механический
  • Тепловой
  • Ядерный [4]   

Все шесть из этих форм энергии могут быть преобразованы в другие формы энергии.Энергия никогда не уничтожается, а только трансформируется.[4]

Физики часто говорят о двух основных формах потенциальной энергии: гравитационной потенциальной энергии (силе гравитации) и упругой потенциальной энергии (подумайте о спиральной пружине).[7] Другой формой является электрическая потенциальная энергия, аналогичная гравитационной потенциальной энергии, за исключением того, что это электрическая потенциальная энергия электрического заряда в электрическом поле.[5]

Что означает потенциальная энергия?  

Концепция потенциальной энергии может быть сложной для понимания — эта энергия хранится или содержится внутри объектов, в зависимости от их положения.

Думайте об этом как об энергии, способной выполнять работу. Если это положение, расположение или состояние изменяются, запасенная энергия высвобождается.

Упомянутая ранее катушка или эластичные ленты и эластичные тренировочные веревки являются хорошими примерами потенциальной энергии. Возьмите эластичную ленту и используйте кинетическую энергию, чтобы растянуть ее. Растянутая полоса теперь обладает потенциальной энергией. Когда вы отпускаете ленту (Ни в кого не стреляйте!), сила упругости резиновой ленты заставляет ее вернуться в свое естественное состояние, используя для этого свою потенциальную энергию [7] .Лук лучника работает так же, когда стреляет стрелой. [7] 

Если камень падает с края утеса, его потенциальная энергия, когда он сидит, превращается в кинетическую энергию, когда он свободно падает со склона холма. [7]  

Пища, которую мы едим, тоже содержит потенциальную энергию. Когда мы едим и перевариваем его, наше тело превращает его в энергию, чтобы мы могли двигаться. [ 7]  

Где хранится потенциальная энергия?  

Стационарные или движущиеся объекты обладают формой потенциальной энергии просто из-за того, где они расположены по отношению к другим объектам во Вселенной.

Самый простой способ представить это — представить гравитационную потенциальную энергию. Стационарному футбольному мячу на ровном полу деваться некуда. Поднимите его или положите на холм рядом с нашим камнем, и теперь он может упасть или покатиться. Это движение вызвано силой гравитации, и потенциальная энергия мяча изменилась из-за того, куда мы его поместили. [ 5]  

Лук лучника не имеет энергии в обычном положении. Оттяните его назад, и он накопил потенциальную энергию. [7] Чем больше масса объекта, тем больше гравитационная потенциальная энергия объекта. [7]  

Ваша потенциальная энергия зависит от того, где вы находитесь относительно гравитационной силы Земли[7]. Спать в кровати в бунгало означает, что ваше тело имеет небольшую потенциальную силу — вы находитесь рядом с Землей и не упадете далеко от кровати. Если вы находитесь на расстоянии 500 футов от поверхности Земли, потенциальной энергии намного больше. Если вы вдруг оказались далеко от Земли, возможно, где-то рядом с Луной, гравитационное силовое поле Земли ослабевает, снижая потенциальную энергию вашего тела. [5]   

Снег на ровной поверхности имеет небольшую потенциальную энергию, но груды снега на вершине горы обладают большой в случае схода лавины. Книга, балансирующая на краю стола, обладает потенциальной энергией[4], как и припаркованные автомобили [4] .

Много электричества вырабатывается ядерными реакторами, приводимыми в действие высвобождением потенциальной энергии атомов. [4] Это то, что используют поставщики электроэнергии, когда они используют ядерную энергию.

Откуда берется потенциальная энергия?  

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно вернуться к закону сохранения энергии, открытому в 1840-х годах.Короче говоря, вся энергия, которую мы используем и испытываем, от огня до волны и микроволновой печи, всегда была с нами и всегда будет. Энергия меняет свою форму и делала это с самого начала Вселенной. [3]  

Большой взрыв положил начало цепочке ядерных реакций, которые сформировали Вселенную. Вся энергия, выделившаяся в результате этой реакции, создала наше солнце. [8] Солнце, от которого мы зависим, излучает тепло и свет благодаря своим ядерным реакциям. [8] На Земле растения преобразуют эту световую энергию посредством фотосинтеза и растут.Курица питается такими растениями, как кукуруза, и растет, используя энергию, полученную из кукурузы. В свою очередь, человек ест кукурузу или курицу, и наш организм превращает ее в метаболическую энергию. [8]

Человек использует указанную энергию, чтобы подняться на гору, используя метаболическую энергию для создания механической энергии. [8] Это вращение педалей заставляет колеса вращаться, и эта механическая энергия теперь является кинетической (движение). [8] Человек останавливает велосипед на вершине холма, и велосипед и человек теперь обладают потенциальной энергией.Если человек отпускает тормоза и едет вниз по склону, велосипед движется, и высвобождается кинетическая энергия. [ 8]  

Этот цикл продолжается, и энергия всегда возвращается во вселенную в виде энергии или тепла. [3]

Как найти потенциальную энергию?  

Мы можем определить количество работы и запасенной энергии как потенциальную энергию, и часто проще думать о потенциальной энергии как о запасенной энергии.[9] Для накопления энергии требуется «работа».Физика определяет совершаемую работу, когда сила перемещает объект на расстояние. [9]

Эта «работа» связана с энергией, и мы измеряем ее в джоулях. Чтобы преобразовать работу в потенциальную энергию, нужно действовать против силы. Существует несколько типов сил, включая гравитацию или электрическое поле.[10] Характеристики силы определяют, сколько энергии сохраняется, работая против нее. [9]

Помните человека в постели, который потом переехал на Луну? Гравитационное поле Земли, согласно законам Ньютона, объясняет, что происходит с потенциальной энергией этого человека.Человек массой (масса = m) , поднятый над землей, испытывает силу, которая заставляет его ускоряться по направлению к земле, называемую величиной силы (F). 2-й закон Ньютона: F = мг , где g — это ускорение под действием силы тяжести, постоянное повсюду на Земле. [9]

Человека поднимают на высоту, обозначаемую как h. Как бы вы ни воспитали человека, потребуется некоторая работа, чтобы доставить его туда, особенно если мы думаем о том, чтобы поместить его рядом с луной.Объем работы, которую вы совершаете, чтобы достичь этого, равен силе × расстоянию, или мг/ч . Эта работа теперь хранится в виде потенциальной энергии. Уравнение потенциальной энергии для гравитационного поля Земли:[9]

Гравитационная Потенциальная Энергия = мгч [9]

Если вы хотите найти потенциальную энергию чего-либо, этот удобный калькулятор энергии является хорошим ориентиром.

Что является примером потенциальной энергии?  

Ядерная энергия является важным примером потенциальной энергии.Ядерные реакции Большого взрыва создали Вселенную и наше Солнце, которые принесли жизнь на Землю.

Люди используют потенциал ядерной энергии для развития нашей экономики, и атомная энергия часто является частью энергобаланса для наших домов.

Протоны и нейтроны находятся внутри ядра атома, которое окружено электронами, и их потенциальная энергия связывает их вместе в ядре. Когда два или более атомных ядра объединяются или разделяются на два меньших ядра, высвобождается большое количество ядерной энергии в виде тепла и света.[11]

Какие формы потенциальной энергии?  

Существует два основных типа потенциальной энергии. Во-первых, гравитационная потенциальная энергия. Гравитационная потенциальная энергия увеличивается по мере увеличения высоты и массы объекта. [7] Человек весом 210 фунтов, стоящий на вершине 100-футового пилона, обладает большей гравитационной потенциальной энергией, чем человек весом 140 фунтов, стоящий на 50-футовом пилоне.

Вторая форма потенциальной энергии – упругая потенциальная энергия.[7] Это энергия, запасенная в объектах, которые можно растягивать или сжимать.[7] Упругая потенциальная энергия объекта зависит от того, насколько он может быть растянут или сжат. Чем больше его можно растянуть или сжать, тем больше у него упругой потенциальной энергии. [ 7]

В чем измеряется потенциальная энергия?  

Потенциальная энергия измеряется в джоулях с использованием символа Дж в Международной системе единиц (СИ). [10] Чтобы понять, почему мы используем джоули, мы должны вернуться в 17 век, когда Исаак Ньютон был поражен падающими яблоками.

Один джоуль эквивалентен человеку, поднимающему яблоко на высоту один метр. Это объем работы, которую тело совершает, чтобы поднять его на один метр — работа, которая изменяет энергию в теле. Поскольку энергия и единицы работы взаимозаменяемы, мы используем джоули для расчета потенциальной энергии. [10]

Яблоко часто используется не только из-за связи Ньютона с яблоками, но и потому, что большинство яблок весит около одного ньютона, [10] , что составляет 0,2248 фунта (чуть меньше 102 граммов).Один ньютон — это сила, которая сообщает массе в один килограмм (2,2 фунта) ускорение в один метр (3,28 фута) в секунду. [10]  

Итак, чтобы поднять яблоко, требуется сила, направленная вверх, в один ньютон, и для этого требуется один джоуль работы. Пока вы это делаете, потенциальная энергия яблока изменяется, и на высоте одного метра яблоко получает один джоуль потенциальной энергии. [10]

Яблоко, теперь высотой в один метр, имеет другое отношение к полу.Гравитация может воздействовать на него и теперь также может воздействовать на яблоко. Новое положение гравитации по отношению к яблоку составляет один джоуль.[10]

Если отпустить яблоко, сила тяжести совершит над ним работу в один джоуль, когда оно упадет на один метр в высоту. [10]  

Что является примером потенциальной энергии?  

Вы можете видеть примеры потенциальной энергии вокруг себя в повседневной жизни.

Книга на краю стола? Обладает гравитационной потенциальной энергией.Если вы столкнете его со стола, его потенциальная — или накопленная — энергия высвобождается в виде кинетической энергии, когда он падает на землю. Когда он ударяется о землю и издает шум, часть энергии этого столкновения преобразуется в механическую энергию в виде звуковых волн. [4]  

Возобновляемые источники энергии часто используют эту концепцию. Водяные или ветряные турбины используют кинетическую энергию ветра или быстро текущей воды для привода турбин, создавая механическую энергию. [12] Генератор превращает это в электрическую энергию, и энергия преобразуется из одного типа энергии в другой.[4] Мы можем использовать эту возобновляемую энергию через нашего поставщика энергии.

Роль потенциальной энергии на Земле  

Потенциальная энергия является неотъемлемой частью нашего понимания Вселенной и ее места во Вселенной. Фактически, положение объектов во Вселенной определяет потенциальную энергию наряду с работой, необходимой для перемещения указанных объектов. Все, что мы делаем, влияет на потенциальную энергию вещей.

Знание того, что мы никогда не теряем энергию, а есть просто передача энергии в различные формы энергии, жизненно важно для будущего нашей планеты.Если все является энергией, то из этого следует, что сжигание ископаемого топлива создает выбросы и преобразует потенциальную энергию некоторых земных ресурсов в загрязняющие вещества.

Переход на возобновляемые источники энергии дает нам возможность создавать полезную электроэнергию из чистых источников и использовать потенциальную энергию системы энергоснабжения, которая была с нами с момента зарождения Вселенной.

Предоставлено вам amigoenergy

Все изображения предоставлены по лицензии Adobe Stock.
Избранное изображение:

Источники  

  1. Научная газета. Потенциальная энергия. https://www.sciencedaily.com/terms/potential_energy.htm. По состоянию на 2 ноября 2020 г.
  2. Бесплатные тексты по химии. Введение в кинетическую и потенциальную энергию. https://chem.libretexts.org/Courses/Sacramento_City_College/SCC%3A_Chem_309_-_General_Organic_and_Biochemistry_(Bennett)/Text/01._Measuring_Matter_and_Energy/1.03%3A_Introduction_to_Kinetic_and_Potential_Energy. Обновлено 13 августа 2019 г.По состоянию на 2 ноября 2020 г.
  3. Лейпцигский университет. Энергетические основы. https://home.uni-leipzig.de/energy/energy-fundamentals/01.htm. По состоянию на 2 ноября 2020 г.
  4. Глиняный центр. Подробнее об энергии. https://www.theclaycenter.org/wp-content/uploads/2016/10/Energy-Curriculum-Forms.pdf. Обновлено в октябре 2016 г. По состоянию на 2 ноября 2020 г.

    Xactly. Потенциальная энергия. http://xaktly.com/PotentialEnergy.html. По состоянию на 2 ноября 2020 г. 

  1. Прези.Воздушный шар.https://prezi.com/mistfvii5u2e/hot-air-balloon/ – :~:text=чем воздух.-,Горячий воздух поднимается вверх,Потенциальная энергия – это сохраненная энергия.&text=Кинетическая энергия – это энергия, воздушный шар подвергается воздействию тепла. Обновлено 5 мая 2015 г. По состоянию на 20 ноября 2020 г. 
  1. Солнечные школы. Потенциальная энергия. https://www.solarschools.net/knowledge-bank/energy/forms/potential. По состоянию на 2 ноября 2020 г.
  2. Северо-западное образование. Откуда берется энергия? Куда уходит энергия? https://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs/thermal/3-where-does-energy-from-and-go.html. По состоянию на 2 ноября 2020 г.
  3. Наука. Как рассчитать потенциальную энергию. https://sciencing.com/calculate-potential-energy-4514673.html. Обновлено 30 октября 2016 г. По состоянию на 2 ноября 2020 г.
  4. Вселенная сегодня. Что такое Джоуль? https://www.universetoday.com/61490/what-is-a-joule/. Обновлено 6 апреля 2010 г. По состоянию на 2 ноября 2020 г.
  5. Физика и радиоэлектроника.Ядерная энергия. https://www.physics-and-radio-electronics.com/physics/energy/potential-energy/nuclear-energy.html. По состоянию на 2 ноября 2020 г.
  1. АВЕА. Основы энергии ветра https://www.awea.org/wind-101/basics-of-wind-energy#:~:text=Когда%20%20ветер%20дует%20прошлым,%20генератор%20%20производит%20электричество . По состоянию на 20 ноября 2020 г. 

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия
Следующая: Закон Гука Up: Сохранение энергии Предыдущий: Консервативные и неконсервативные силовые поля


Потенциальная энергия Рассмотрим тело, движущееся в консервативном силовом поле. .Разрешите нам произвольно выбрать некоторую точку в этом поле. Мы можем определить функция, имеющая единственное значение в каждой точке поле. Значение этой функции, связанное с некоторым общий смысл просто
(155)

Другими словами, это просто энергия, переданная полю (, т.е. , минус работу, совершаемую полем), когда тело перемещается из точки в точку. Конечно, значение в точке равен нулю: т.е.е. , . Обратите внимание, что приведенное выше определение однозначно указывает , поскольку работа, совершаемая телом при перемещении между двумя точками в консервативном силовое поле не зависит от пути, пройденного между этими точками. Более того, приведенное выше определение не имело бы смысла в неконсервативной области, поскольку работа, совершаемая телом при движении между двумя точками в таком поле зависит от выбранного пути: следовательно, будет иметь бесконечное число различных значений, соответствующих бесконечному числу различных путей, которые может пройти тело между точками и .

Согласно теореме о работе-энергии,

(156)

Другими словами, чистое изменение кинетической энергии тела по мере того, как оно перемещается из точки в точку, равна произведенной работе на тело силовым полем во время этого процесса. Однако, сравнивая с уравнением. (155), мы видим, что
(157)

Другими словами, увеличение кинетической энергии тела при его движении от точки к точке равно уменьшению функция оценивается между этими же двумя точками.Другой путь поставить это
(158)

т.е. , сумма кинетической энергии и функции остается постоянна при движении тела в силовом поле. К настоящему времени должно быть ясно, что функция представляет некоторую форму потенциальной энергии .

Проведенное выше обсуждение приводит к следующим важным выводам. Во-первых, должна быть возможность связать потенциальную энергию ( i.е. , энергия тело обладает в силу своего положения) с любым консервативным силовое поле. Во-вторых, любое силовое поле, для которого мы можем определить потенциальная энергия обязательно должна быть консервативной. Например, существование гравитационной потенциальной энергии является доказательством того, что гравитационные поля являются консервативными. В-третьих, понятие потенциальной энергии бессмысленно. в неконсервативном силовом поле (поскольку потенциальная энергия при данная точка не может быть однозначно определена). В-четвертых, потенциальная энергия определяется только с точностью до произвольной аддитивной константы.Другими словами, точка в пространстве, в которой мы приравняли потенциальную энергию к нулю можно выбрать по желанию. Это означает, что только различий потенциалов энергии между различными точками пространства имеют какие-либо физические значимость. Например, мы видели, что определение гравитационная потенциальная энергия , где представляет высоту над земля. Однако мы могли бы точно так же написать , куда высота некоторой произвольно выбранной точки отсчета ( например , вершина Эвереста или низ Мертвое море).В-пятых, разница потенциальной энергии между двумя точками представляет собой чистую энергию, передаваемую связанному силовому полю, когда тело движется между этими двумя точками. Другими словами, потенциальная энергия, строго говоря, не является свойство тела, а свойство силового поля, внутри которого тело движется.



Следующая: Закон Гука Up: Сохранение энергии Предыдущий: Консервативные и неконсервативные силовые поля
Ричард Фицпатрик 2006-02-02

Что такое потенциальная энергия? — Определение и примеры — Видео и стенограмма урока

Хранение энергии

Следующий вопрос, который приходит на ум, может звучать так: «Где хранится энергия?» Но, учитывая, что энергия — неуловимая, невидимая вещь, более подходящим может быть вопрос: «Как хранится энергия?» Общий ответ выражается в терминах позиции.То, как объект расположен или расположен по отношению к другим вещам, может привести к накоплению потенциальной энергии. Давайте посмотрим на другой пример — этот огромный валун:

Если бы этих меньших камней не было, что бы гравитация сделала с валуном? Конечно, валун рухнет с такой силой, что вам точно не захочется стоять под ним. Просто перемещаясь на небольшое расстояние, камень выполняет большую работу, как только высвобождается его потенциальная энергия.

Если бы этот камень находился на холме и начал двигаться, гравитация тянула бы его вниз до самого дна, пока ничто не преградило ему путь. Очевидно, что камень такого размера, падающий с холма, высвободит массу энергии и проделает большую работу. Представьте себе все, что он может раздавить. Эта энергия была создана, потому что она была расположена на вершине холма. Как только камень оказывается у подножия холма на ровной поверхности, у него больше нет потенциальной энергии. У камня больше нет возможности упасть; он не поднимается против силы тяжести.

Типы потенциальной энергии

Итак, какие существуют виды потенциальной энергии? Любой объект, находящийся над землей, где он может спуститься на поверхность, обладает потенциальной энергией. В частности, это называется гравитационной потенциальной энергией , потому что гравитация является причиной того, что возвышенные объекты обладают потенциальной энергией. Чем выше объект находится над землей, тем сильнее сила тяжести, направленная вниз, и тем больше у него потенциальной энергии.Вот почему люди без проблем прыгают с нижней ступеньки, но предпочитают не прыгать с целого лестничного пролета. Просто так далеко от земли у нас просто слишком много потенциальной энергии.

На самом деле существует несколько других типов потенциальной энергии. Каждый тип предполагает позиционирование объектов таким образом, чтобы они могли накапливать энергию. Помните растянутую резинку? Это называется упругой потенциальной энергией или потенциальной энергией, хранящейся в растягиваемом объекте.

Электрически и магнитно заряженные объекты могут генерировать потенциальную энергию на основе их известного взаимодействия с другими заряженными объектами. Например, если два атома имеют отрицательный заряд, между ними существует потенциальная энергия просто потому, что они оба имеют одинаковый заряд. Это потому, что они предсказуемо высвобождают эту энергию в отталкивающем движении, когда их сближают. Помните, что любое движение объекта требует энергии. В этом случае используется потенциальная энергия взаимодействия зарядов, когда два объекта отталкиваются при движении.

Точно так же представьте себе два положительно заряженных объекта. Они оба обладают потенциальной энергией по отношению друг к другу. Происходит высвобождение этой потенциальной энергии по мере того, как они сближаются вместе с движением, которого не произошло бы, если бы они не были заряжены противоположно. Точно так же, если один объект заряжен, а другой нет, потенциальной энергии нет, потому что при сближении не возникает дополнительного движения.

Резюме урока

Потенциальная энергия присутствует, когда положение объекта приводит к накоплению энергии, которая может быть использована в какой-то момент в будущем.Позиции, которые приводят к накоплению потенциальной энергии, включают объекты, расположенные на высоте над уровнем земли, растянутые положения эластичных объектов и конфигурации заряженных объектов, которые генерируют ожидаемую реакцию при взаимодействии. Они упоминаются как гравитационная потенциальная энергия , упругая потенциальная энергия и электрическая потенциальная энергия . Вся потенциальная энергия обычно известна как «запасенная энергия», поскольку она присутствует, но не используется в данный момент.

Словарь терминов с определениями

  • Энергия : в науке способность выполнять работу
  • Потенциальная энергия : энергия в резерве на будущее
  • Гравитационная потенциальная энергия : любой поднятый объект обладает энергетическим потенциалом из-за гравитации
  • Упругая потенциальная энергия : потенциальная энергия, запасенная в растянутом объекте

Результаты обучения

После усвоения этих фактов о потенциальной энергии вам должно быть легче:

  • Продемонстрировать понимание определения потенциальной энергии
  • Обсудить накопление потенциальной энергии
  • Перечислить виды потенциальной энергии

Потенциальная энергия


2

Новое гибридное устройство может как улавливать, так и хранить солнечную энергию

нояб.20 ноября 2019 г. — Исследователи сообщили о новом устройстве, которое может как эффективно улавливать солнечную энергию, так и хранить ее до тех пор, пока она не понадобится, что обещает применение в самых разных областях, от производства электроэнергии до дистилляции …


Технология быстрой зарядки суперконденсаторов

14 мая 2020 г. — Эксперты считают, что их мечта об экологически чистом хранении энергии стала на шаг ближе после того, как они представили свою новаторскую технологию суперконденсаторов, которая способна хранить и поставлять электроэнергию с высокой мощностью…


Может ли вода решить проблему хранения возобновляемой энергии?

19 февраля 2020 г. — Гидроаккумуляторы с сезонной накачкой могут обеспечить доступный способ хранения возобновляемой энергии в долгосрочной перспективе, заполняя столь необходимый пробел для поддержки перехода к возобновляемым источникам энергии, согласно …


Простая самозаряжающаяся батарея предлагает решения для питания устройств

25 февраля 2020 г. — Батарея нового типа сочетает в себе отрицательную емкость и отрицательное сопротивление в одной ячейке, что позволяет ячейке самозаряжаться без потери энергии, что имеет важные последствия для …


Быстрый рост потенциала обезуглероживания фотоэлектрических электростанций на крышах жилых домов

9 декабря 2021 г. — Города несут ответственность за 60-70% выбросов CO2, связанных с энергетикой. Поскольку мир становится все более урбанизированным, крайне важно определить рентабельные пути обезуглероживания. Здесь мы предлагаем …


Питание навигационных буев с помощью волн океана

4 августа 2021 г. — Традиционно используемые технологии сбора энергии, такие как фотоэлектрические панели или ветряные турбины, имеют ряд ограничений.При отсутствии дневного света и ветра ни то, ни другое не может обеспечить…


Использование гор для долговременного хранения энергии

11 ноября 2019 г. — Хранение энергии в течение длительного периода времени связано с особыми проблемами. Исследователь предлагает использовать комбинацию горного гравитационного накопителя энергии (MGES) и гидроэнергетики в качестве решения для …


Рулевое управление по следу потенциально увеличивает выработку энергии на ветряных электростанциях США

18 мая 2021 г. — Управление спутным следом — это стратегия, используемая на ветряных электростанциях, включающая несовпадение турбин, расположенных вверх по потоку, с направлением ветра, чтобы отклонить следы от турбин, расположенных ниже по течению, что, следовательно, увеличивает …


Химики манипулируют квантовыми состояниями нанокластеров золота

26 апреля 2019 г. — Исследователи нашли способ контролировать время жизни квантовых состояний нанокластеров золота на три порядка, что может привести к усовершенствованию солнечных элементов и фотокатализа…


Новые исследования в области экологически чистых источников энергии

2 сентября 2021 г. — Исследователи описывают использование кольцеобразных молекул, известных как порфирины.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.