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位能(勢能)(PotentialEnergy)
高雄市立高雄高級中學物理科盧政良老師/國立彰化師範大學物理學系吳仲卿教授責任編輯
位能可以視為在一個物理系统之內被儲存起來的能量。
命名為potential是因為系統中有潛在的能量可被轉換成其他形式的能量,例如轉成動能或用來做功。
位能的標準計量單位(SI)是焦耳,如同一般的能量和作功的單位。
「位能」一詞由19世纪蘇格蘭工程師和物理學家WilliamRankine所命名。
一般常見的位能包括:重力位能、彈力位能、化學勢能、電位能(靜電位能、電動力學的位能、核位能)、熱位能、静止質能。
位能是在系統之內被存放的能量。
當有物體受到外力改變狀態時就會顯現。
這力量經常稱為回復力。
例如,當彈簧被拉到左邊時,就會有向右的力量使物體回到原本的狀態。
同樣的,當物體被舉起時,重力位量就會設法將它拉回它的原始位置。
拉開彈簧和舉起物體都需要能量來執行。
根據能量守恒原理,能量不可能憑空產生或消失,即是說能量不可能消失。
相反地,它被存放作為位能。
如果拉開彈簧或物體被投下,儲存的能量將被轉換成動能-在彈簧時是彈力,而在舉起的物體時是重力。
位能比較正式的定義是系統的位置能量,也就是說,能量系統中考慮它的組成成分的位置。
給定系統中所有物體的位置,位能就是某物體其位置的函數。
既然位能是一種狀態或位置的函數關係,所以要留意的是位能的相對量,因此可以定義某一個參考點(令為零也可以)。
位能有許多種型態,其中的每一種類型都有與他相關的力量類型。
更明確的來說,每一種保守的力都有相對應的位能。
例如,彈力作功增加彈力位能;引力作功增加重力位能,庫侖力所做的功稱為電位能;強作用力或弱作用力對重子或電子作的功稱為核位能,分子間作用力所作功稱為分子間的位能。
在原子和分子之間的電子位置相互改變稱之為化學位能,例如在礦物燃料儲存的能量,是原子或分子內的電子與原子核間的位置從新排列時庫侖力的所作的功。
熱能通常有二個組分:微粒的不規則運動動能和他們的相互位置的位能。
通常,保守的力F所作的功:W=-ΔU,其中ΔU是與某個力有關的位能變化。
參考資料
http://en.wikipedia.org/wiki/Potential_energy
Tags:PotentialEnergy,位能,勢能
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“未”能就是某物體其位置的函數
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