L'energia potenziale è un tipo di energia associata agli elementi in un sistema formato da almeno due parti. Nella pratica comune, quando nel sistema una parte possiede una massa molto grande, al fine di semplificare l'elaborazione, si definisce tale massa trascurabile. Ad esempio, in un sistema formato da una pallina e dalla terra, l'energia potenziale della terrà sarà trascurabile poiché la rispettiva massa è enormemente più grande rispetto alla massa della pallina.
Esempio di energia potenziale
L'esempio classico che illustra il concetto di energia poteziale è formato da una pallina che poggia sulla terra. In questo sistema chiuso i due elementi (pallina e terra) possiedono essere valorizzati in base alla loro energia potenziale; la massa della terra è enorme rispetto alla massa della pallina e, per questo motivo, si considera trascurabile.
Esempio di energia potenziale di tipo gravitazionale. Due oggetti sono posti a differente distanza rispetto a un piano, la sfera con altezza maggiore possiede una energia potenziale maggiore.
Quando la pallina è sollevata da terra, è applicata una forza su di essa che porta al compimento di un lavoro. Spostare la pallina da terra fino a 1 metro necessita di energia che, nel sistema terra-pallina, deve essere rilevabile e quantificabile. La pallina, tuttavia, è immobile quindi non possiede energia meccanica, né su di essa è aumentata la temperatura, dunque non possiede nemmeno energia termica. La stessa considerazione può essere applicata alla terra.
L'energia utilizzata per sollevare la pallina è stata immagazzinata nell'energia potenziale che, esattamente come il nome stesso suggerisce, può essere potenzialmente restituita al sistema a seguito di un evento, definito come perturbazione di sistema. Il bilancio energetico del sistema pallina-sollevata/terra, se si considera l'energia cinetica, è esattamente pari al bilancio energetico del sistema iniziale pallina/terra.
Quando la pallina è lasciata cadere verso terra, l'energia potenziale è trasformata in energia meccanica, poiché la pallina - per effetto della gravità - si sposta verso la terra.
Tipi di energia potenziale
È possibile suddividere l'energia potenziale in alcuni sottotipi:
- Energia potenziale gravitazionale, associata allo spostamento contro gravità di elementi.
- Energia potenziale meccanica, associata alla compressione di una molla elastica.
- Energia potenziale chimica, associato a molecole semplici o complesse.
- Energia potenziale atomica, associata alla struttura quantica dell'atomo.
- Energia elettrostatica, associata alla differenza di carica tra due o più particelle.
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