انرژیِ پتانسیل
کتابی را آرام از طبقه‌ی پایینِ قفسه برمی‌دارید و در طبقه‌ی بالا می‌گذارید. روی کتاب کار انجام داده‌اید، چون آن را با نیرویی رو به بالا، بالا برده‌اید. اما کتاب حالا ایستاده و انرژیِ جنبشی ندارد. پس آن کار کجا رفت؟
انرژی‌ای که پنهان می‌ماند
کاری که برای بالا بردنِ کتاب انجام دادید، گم نشده است. در کتاب ذخیره شده است. اگر کتاب از لبه‌ی قفسه بیفتد، تند و تندتر پایین می‌آید و آن انرژیِ ذخیره‌شده دوباره به انرژیِ جنبشی تبدیل می‌شود. انرژی‌ای را که در جسم ذخیره شده و هنوز به کار نیامده، انرژیِ پتانسیل می‌نامیم.
انرژیِ پتانسیلی که به خاطرِ بالا بودنِ جسم دارد، انرژیِ پتانسیلِ گرانشی است، چون گرانشِ زمین است که جسم را پایین می‌کشد.
به چه چیزی بستگی دارد؟
انرژیِ پتانسیلِ گرانشی به دو چیز بستگی دارد:
- ارتفاع: هر چه جسم بالاتر باشد، انرژیِ پتانسیلِ بیشتری دارد. سیبی که از شاخه‌ی بالایی بیفتد، محکم‌تر به زمین می‌خورد.
- وزن: از یک ارتفاع، جسمِ سنگین‌تر انرژیِ پتانسیلِ بیشتری دارد. یک هندوانه از روی میز، از یک گردو از همان‌جا محکم‌تر به زمین می‌خورد.
آبِ پشتِ سد هم انرژیِ پتانسیلِ گرانشیِ زیادی دارد، چون مقدارِ زیادی آب در جای بلند جمع شده است. در درس‌های بعد می‌بینیم که از این انرژی برق می‌سازند.
شکل‌های دیگرِ انرژیِ پتانسیل
انرژیِ پتانسیل فقط گرانشی نیست:
- کشسانی: وقتی کشِ لاستیکی، فنر یا زهِ کمان را می‌کشید، روی آن کار انجام می‌دهید و انرژی در آن ذخیره می‌شود. اگر رهایش کنید، این انرژی به انرژیِ جنبشیِ تیر یا سنگ تبدیل می‌شود.
- شیمیایی: انرژیِ ذخیره‌شده در غذا، نفت، گاز و باتری هم نوعی انرژیِ پتانسیل است که در ماده‌ها پنهان است.
جالب است بدانید که زردپیِ پشتِ پاشنه‌ی پای ما هم مثلِ یک فنر کار می‌کند: هنگامِ دویدن کشیده می‌شود، انرژی ذخیره می‌کند و بعد آن را پس می‌دهد. برای همین ماهیچه‌ها کم‌تر خسته می‌شوند.
در خانه امتحان کنید
- یک سینیِ پر از آرد یا ماسه آماده کنید.
- یک تیله را از ارتفاعِ ۲۰ سانتی‌متری در آن رها کنید و گودالش را ببینید.
- همان تیله را از ۶۰ سانتی‌متری رها کنید.
- حالا یک تیله‌ی بزرگ‌تر یا یک سیب‌زمینی را از ۲۰ سانتی‌متری رها کنید.
- کدام گودال از همه بزرگ‌تر بود؟ این با انرژیِ پتانسیل چه رابطه‌ای دارد؟
واژه‌های این درس
- انرژیِ پتانسیل - انرژیِ ذخیره‌شده در جسم که هنوز به کار نیامده است.
- انرژیِ پتانسیلِ گرانشی - انرژیِ جسم به خاطرِ بالا بودنش.
- انرژیِ پتانسیلِ کشسانی - انرژیِ ذخیره‌شده در چیزی که کشیده یا فشرده شده است.
- آونگ - وزنه‌ای که از یک نخ آویزان است و می‌تواند تاب بخورد.
ایده‌ی اصلی
کاری که برای بالا بردن یا کشیدنِ چیزی انجام می‌دهیم، به شکلِ انرژیِ پتانسیل در آن ذخیره می‌شود. انرژیِ پتانسیلِ گرانشی با وزن و ارتفاعِ جسم بیشتر می‌شود. کشِ کشیده‌شده، غذا و سوخت هم انرژیِ پتانسیل دارند.