Potenzielle Energie Rechner
Mit diesem Rechner für potenzielle Energie kannst du die gespeicherte Energie eines hoch gelegenen Objekts berechnen. Der vollständige Name dieses Effekts lautet potenzielle Gravitationsenergie, weil es sich um die Energie handelt, die ein Objekt aufgrund seiner vertikalen Position (Höhe) hat.
Du schaust lieber zu, anstatt zu lesen? Schau dir hier unsere Videolektion zur potenziellen Gravitationsenergie an:
Lies weiter und finde heraus:
- wie man die potenzielle Energie berechnet;
- welche Formel die potenzielle Energie bestimmt.
Wie man potenzielle Energie berechnet
Der einfachste Weg, um die potenzielle Energie zu berechnen, ist die Verwendung unseres Potenzielle-Energie-Rechners. Dieses Tool schätzt die potenzielle Energie aufgrund von drei Werten. Diese sind:
- Die Masse des Objekts,
- Die Fallbeschleunigung, die auf der Erde oder beträgt (der Schwerebeschleunigungsrechner 🇺🇸 erklärt, wo dieser Wert herkommt) und
- die Höhe des Objekts.
Der Rechner gibt dir das Ergebnis in Joule an, welches du daraufhin z. B. mit dem Energieumwandlung Rechner 🇺🇸 in andere Einheiten umrechnen kannst. Wie alle unsere Rechner dient auch dieser nicht nur ausschließlich der Berechnung der potenziellen Energie. Du kannst einfach drei beliebige der vier Variablen eingeben, um die vierte zu ermitteln.
Wenn du die Energie eines sich bewegenden Objekts berechnen willst, ist unser Kinetische Energie Rechner durchaus zu empfehlen.
Die Formel für die potenzielle Energie
Werfen wir einen Blick unter die Haube des Potenzielle-Energie-Rechners. Zur Verdeutlichung, nehmen wir die riesige Abrissbirne eines Krans nun als Beispiel. Die potenzielle Energie dieser Kugel hängt von zwei Faktoren ab: der Masse der Kugel und der Höhe, auf welche sie gehoben wird. Die Beziehung zwischen der potenziellen Energie im Gravitationsfeld und der Masse und Höhe eines Objekts wird durch die folgende Gleichung beschrieben:
Wobei:
- – die potenzielle Energie im Gravitationsfeld eines Objekts,
- – die Masse des Objekts,
- – die Höhe des Objekts und
- – die Schwerebeschleunigung, die auf das Objekt wirkt (1 g oder 9,81 m/s2 auf der Erde) sind.
Die Formel ist relativ einfach. Für ein Objekt, das auf dem Boden liegt, ist die Höhe gleich null und somit auch seine potenzielle Energie. Wenn du die Masse oder die Höhe eines Objekts verdoppelst, verdoppelt sich auch seine potenzielle Energie.
Die Analyse der potenziellen Energie ist bei der Lösung von bestimmten Problemen in der Physik nützlich. Diese haben wir in den folgenden Tools angesprochen:
- Der Schiefe Ebene Rechner 🇺🇸 – ein Objekt, das eine Rampe hinunterrutscht, verliert seine potenzielle Energie, die sich aufgrund der Reibung in kinetische Energie und Wärme umwandelt.
- Der Freier Fall Rechner – ein Objekt fällt durch die Schwerkraft und gewinnt dabei an Geschwindigkeit und damit an kinetischer Energie.
Was ist potenzielle Energie?
Die potenzielle Energie misst, wie viel Energie in einem System gespeichert ist. Es gibt verschiedene Arten von potenzieller Energie: Gravitationsenergie, Verformungsenergie, Kernpotential und so weiter. Potenzielle Energie kann in andere Energiearten umgewandelt werden, wodurch die angesammelte Energie „freigesetzt“ wird. Im Fall der potenziellen Energie im Schwerefeld hat ein erhöhtes Objekt, das stillsteht, ein bestimmtes Potenzial – wenn es fällt, gewinnt es durch die Umwandlung der potenziellen Energie in kinetische Energie an Geschwindigkeit.
Wie berechne ich die potenzielle Energie?
Um die potenzielle Energie zu berechnen, folge diesen einfachen Schritten:
- Bestimme den Wert der Fallbeschleunigung am Bezugspunkt. Auf der Erdoberfläche kannst du
g = 9,81 m/s²verwenden. - Multipliziere die Masse des Objekts (
m) und die Höhe von der Bezugsebene (h) mit der Beschleunigungg, um die potenzielle Energie zu ermitteln:
E = m · g · h. - Das Ergebnis wird in Joule angegeben, wenn du SI-Einheiten verwendest.
Wie hoch ist die potenzielle Energie eines Apfels auf einem Baum?
Für einen Apfel mit der Masse m = 0,1 kg, der sich in einer Höhe von h = 2,5 m befindet, beträgt die gravitationsbedingte potenzielle Energie E = 2,4525 J, also etwa eine halbe Kalorie. Um dieses Ergebnis zu erhalten, multipliziere m mit h und mit g, wobei g = 9,81 m/s² ist:
E = 0,1 kg · 2,5 m · 9,81 m/s² = 2,4525 J
Ist potenzielle Energie dasselbe wie kinetische Energie?
Nicht ganz. Kinetische und potenzielle Energie sind beides Energieformen, aber sie sind nicht dasselbe.
- Die potenzielle Energie ist eine statische Größe, die die Energie beschreibt, die in einem Objekt an einer bestimmten Höhe gespeichert ist.
- Die kinetische Energie ist mit Bewegung verbunden und beschreibt die Energie eines Objekts in Abhängigkeit von seiner Geschwindigkeit.
Kinetische Energie kann sich durch vertikale Bewegung in potenzielle Energie umwandeln und genauso ist es andersherum.