Tenaga keupayaan

Tenaga keupayaan adalah satu kuantiti fizik skalar. Ia merupakan sejenis tenaga yang "tersimpan" dalam sesuatu objek, dan mungkin boleh digunakan.

Prinsip Keabadian Tenaga

Mengikut Prinsip Keabadian, tenaga tidak boleh hilang atau musnah tetapi ia boleh bertukar kepada bentuk lain seperti tenaga kinetik atau haba.

Unit

Unit SI bagi tenaga keupayaan ialah joule, J.

Jenis tenaga keupayaan

Tenaga keupayaan graviti

Tenaga Keupayaan Graviti adalah tenaga yang tersimpan dalam suatu objek yang mempunyai altitud tertentu dan dalam keadaan rehat seperti batu di atas bukit.

Umumnya formula tenaga keupayaan graviti ialah:

P E = m g h {\displaystyle PE=mgh\,}
P E {\displaystyle PE} ialah Tenaga Keupayaan Graviti,
m {\displaystyle \mathbf {m} } ialah jisim,
h {\displaystyle \mathbf {h} \,} adalah altitud,
g {\displaystyle g\,} ialah pecutan graviti.

Apabila sesuatu objek jatuh, daya graviti bertindak ke atas objek itu pada jarak yang sama dengan altitud objek itu ketika ia dalam keadaan rehat. Maka daya graviti melakukan kerja ke atas batu itu. Dari formula kerja:

W = F s {\displaystyle W=Fs\,}

dimana daya, F → {\displaystyle {\vec {F}}} adalah berat objek itu iaitu w → {\displaystyle {\vec {w}}} . Dan h 1 {\displaystyle h_{1}\,} adalah altitud permulaan dan h 2 {\displaystyle h_{2}\,} altitud akhir. Maka:

W g = w ( h 1 − h 2 ) {\displaystyle W_{g}=w(h_{1}-h_{2})\,}
W g = m g h 1 − m g h 2 {\displaystyle W_{g}=mgh_{1}-mgh_{2}\,}

dimana:

U 1 = m g h 1 {\displaystyle U_{1}=mgh_{1}\,} adalah tenaga keupayaan mula dan
U 2 = m g h 2 {\displaystyle U_{2}=mgh_{2}\,} adalah tenaga keupayaan akhir.

Maka

W g = U 1 − U 2 = − ( U 2 − U 1 ) = − Δ U {\displaystyle W_{g}=U_{1}-U_{2}=-(U_{2}-U_{1})=-\Delta U\,}

Keabadian tenaga mekanik (daya graviti sahaja)

Apabila sesuatu objek jatuh tanpa pengaruh daya lain (seperti geseran udara,) maka kerja yang dilakukan oleh graviti ialah:

W k = W g = K 2 − K 1 = Δ K = − ( U 2 − U 1 ) = − Δ U {\displaystyle W_{k}=W_{g}=K_{2}-K_{1}=\Delta K=-(U_{2}-U_{1})=-\Delta U\,}

Dimana

K 1 {\displaystyle K_{1}\,} ialah tenaga kinetik sebelum
K 2 {\displaystyle K_{2}\,} ialah tenaga kinetik selepas

Tenaga keupayaan kenyal

Tenaga Keupayaan Kenyal ialah

U e = 1 2 k x 2 {\displaystyle U_{e}={1 \over 2}kx^{2}}

dimana

k {\displaystyle k\,} ialah pemalar spring
x {\displaystyle x\,} ialah jarak spring dimampatkan dari kestabilan

Maka kerja yang dilakukan ialah

W e = 1 2 k x 1 2 − 1 2 k x 2 2 = − ( U 2 − U 1 ) = − Δ U {\displaystyle W_{e}={1 \over 2}kx_{1}^{2}-{1 \over 2}kx_{2}^{2}=-(U_{2}-U_{1})=-\Delta U\,}

Tenaga keupayaan elektrik

Lihat juga