Potentielle Energie
Physik
Basiswissen
m·g·h: mit potentieller Energie ist oft die Höhenenergie eines Gegenstandes gemeint. Das ist aber zu eng gefasst. Hier wird kurz erklärt, warum potentielle Energie mehr als nur Höhenenergie meint.
Was ist Höhenenergie?
- Das ist die Energie, die über eine Fallbewegung freigesetzt werden kann.
- Ein fallender Sein wandelt dauern Höhenenergie um in Bewegungsenergie.
- Höhenenergie bezieht sich oft auf die Höhe über der Erdoberfläche.
- E = mgh ist eine Formel zur Berechnung der Höhenenergie.
- Mehr unter Höhenenergie ↗
Ist potentielle Energie etwas anderes?
- Sie kann, muss aber nicht etwas anderes sein:
- Höhenenergie ist immer auch potentielle Energie.
- Aber nicht jede potentielle Energie ist auch Höhenenergie.
- Warum nicht, wird im folgenden Abschnitt erklärt.
Potentielle Energie ohne Höhenbezug: Gravitation
Als potentielle Energie (z. B. in Joule) bezeichnet man die Energie, die Körper aufgrund ihrer Lage in einem Kraftfeld umsetzen können. Das soll an einem Gedankenexperiment erläutert werden. Man stelle sich einen leeren Weltraum vor. Dort platziert man in einem Abstand von einem Meter zueinander zwei Eisenkugeln von je 100 kg. Jede der beiden Kugeln umgibt sich mit einem Kraft. Die Folge davon ist, dass sich die Kugeln anziehen. Dabei werden die Kugeln aufeinander zu beschleunigt. Sie gewinnen also an Bewegungsenergie. Diese Bewegungsenergie war vorher als potentielle Energie in den Kraftfeldern gespeichert. Entscheidend für die Menge an umsetzbarer Energie ist die Lage der Objekte zueinander: je weiter sie am Anfang voneinander entfernt sind, desto mehr potentielle Energie ist in dem Kraftfeld vorhanden, desto schneller können sie am Ende dadurch auch beschleunigt werden. Das deutsche Wort für diese Energieform ist passenderweise Lageenergie ↗
Potentielle Energie als Nähe
Die potentielle Energie von einem System mit Gravitationskraft steigt, wenn die Objekte weiter voneinander entfernt sind. Umgekehrt ist es bei gleichartig elektrisch geladenen Teilchen. Je näher man mehrere Kugeln mit zum Beispiel negativer elektrischer Ladung aufeinander zu bewegt, desto größer ist die im System dieser Kugeln gespeicherte potentielle Energie. Das wird ersichtlich, wenn man die angenäherten Kugeln gedanklich loslässt: sie würde sich dann wie bei einem Atomerzerfall sehr stark abstoßen und voneinander weg bewegen. Siehe auch Atomzerfall ↗
Der Pferdekopfnebel als Beispiel für Gravitationsenergie
- Der Pferdekopfnebel ist ein Gasnebel im Sternbild des Orion.
- Er ist sehr groß: seine Ausdehnung beträgt etwa 3 Lichtjahre.
- Die Gasteilchen üben gegenseitig eine Anziehungskraft auf sich auf.
- Dadurch haben sie eine potentielle Energie.
- Wenn Gasteilchen sich annähern, wandeln sie potentielle Energie um.
- Zunächst wird aus der potentiellen Energie Bewegungsenergie.
- Stoßen die Teilchen zusammen, entsteht Wärmenergie.
- Ist diese ausreichend groß, zündet ein Stern.
- Siehe auch unter Gravitationsenergie ↗
