Potentielle Energie ist die Energie, die in einem Objekt gespeichert ist. Unter den richtigen Bedingungen kann diese Energie als kinetische Energie oder als Bewegungsenergie freigesetzt werden. Viele verschiedene Arten von Objekten haben Energie als potentielle Energie gespeichert, einschließlich Treibstoff, Nahrung und Quellen. Die potentielle Energie eines Objekts kann mit der Formel für potentielle Energie berechnet werden.
Je nachdem, wie die Energie gespeichert wird, gibt es verschiedene Arten von potentieller Energie. Nahrung und Brennstoff enthalten chemische potentielle Energie, während gedehnte elastische Bänder elastische potentielle Energie haben. Die verwendete Formel für die potentielle Energie hängt von der Art der gespeicherten Energie ab. In diesem Artikel wird die Formel für die potentielle Gravitationsenergie diskutiert. Die potentielle Gravitationsenergie ist die potentielle Energie eines Objekts aufgrund der Höhe des Objekts über einem Referenzpunkt, der normalerweise die Erdoberfläche ist.
Um die potentielle Energie eines Objekts zu berechnen, lautet die Formel für die potentielle Energie (PE) PE = mgh, wobei m für die Masse des Objekts in Kilogramm (kg) steht, g die Gravitationsfeldstärke und h die Höhe des Objekts ist in Metern (m). Selten wird ein Objekt hoch genug angehoben, um das Gravitationsfeld zu ändern, daher wird in der Formel für die potentielle Energie fast immer 9.8 m/s2 (Meter pro Sekunde im Quadrat) verwendet. In einigen Fällen wird GPE anstelle von PE verwendet, um zu zeigen, dass die potentielle Gravitationsenergie berechnet wird.
Zum Beispiel wird ein 25 kg schweres Gewicht 5 m über dem Boden angehoben. Die Änderung der potentiellen Energie lässt sich im Vergleich zum Stand auf dem Boden berechnen, indem man die Zahlen als solche in die Gleichung einsetzt: PE = mgh = 25 x 9.8 x 5 = 1225 Joule (J). Joule sind die Einheiten zur Messung von Energie und sind nach einem Wissenschaftler namens James Joule benannt. Mitte des 1800. Jahrhunderts führte Joule eine große Anzahl von Experimenten durch, um zu beweisen, dass Wärme und Energie wirklich dasselbe sind.
Aus dem vorherigen Beispiel wurde festgestellt, dass das Gewicht 1225 J gespeicherte Energie oder potenzielle Energie hat. Dies bedeutet, dass diese gespeicherte Energie, wenn das Gewicht freigesetzt würde, beim Fallen in Richtung Boden in kinetische Energie umgewandelt würde. Energie wird gespart – sie wird weder erzeugt noch verloren. Als Ergebnis wäre seine kinetische Energie, kurz bevor das Gewicht den Boden berührt, gleich seiner potentiellen Energie oder 1225 J.