Biomechanika - studijní materiály

Potenciální energie

Potenciální energie (též polohová energie) je druh energie, kterou má každé těleso nacházející se v potenciálním silovém poli. Existuje více druhů silových polí, např. gravitační pole, tlakové pole, elektrostatické pole, magnetické pole atd. Potenciální energie je obecně veličina vztažná ke zvolené výchozí hladině a může nabývat kladných i záporných hodnot. V následujícím textu je vždy uvažována potenciální energie gravitačního pole Země v blízkosti jejího povrchu.

Potenciální energie tělesa o hmotnosti m ve výšce h je dána vztahem

kde g je gravitační zrychlení a E_p0 je potenciální energie na zvolené výchozí hladině. V případě, že je zvolena nulová výchozí hladina potenciální energie E_p0 = 0 ve výšce h = 0, pak platí

Přírůstek potenciální energie mezi dvěma polohami (hladinami) lze zapsat následovně

kde ΔW je práce, kterou vykonají síly pole, E_p1 a E_p2 je potenciální energie v poloze 1 a 2. Pro elementární přírůstky lze předchozí vztah zapsat ve tvaru:

Pomocí vztahu pro práci síly lze pak určit potenciální energii tělesa