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위치에너지(potential energy)

작성일 2010-08-20

물체가 그 위치에서 잠재적으로 지니는 에너지. 포텐셜 에너지라고도 한다.

중력 등의 포텐셜힘의 작용을 받고 있을 때 정지된 물체의 에너지는 그 위치에 따라 다르며 이와 같이 물체의 위치에 따라 정해지는 에너지를 말한다.

질량 m의 물체를 P의 위치에서 h만큼 높은 위치 P로 옮기기 위해서는 mgh의 에너지를 외부에서 주지 않으면 안 된다(g는 중력가속도). 이 에너지는 물체를 P에 정지된 상태에서 인력에 거슬러 P에 정지된 상태로 옮기는 데 필요한 것이며 점 P에 있는 물체는 점 P에 있을 때보다 mgh만큼 큰 위치에너지를 가진다.

위치 에너지의 값은 다른 위치에서의 값에 대한 차만이 의미를 가진다.

댐의 물이 낙하하여 터빈을 회전시키면 전기 에너지가 발생하는데, 이 전기 에너지는 댐의 물의 위치 에너지가 그 형태를 바꾼 것이다.

수평면 위에서는 마찰력에 거슬러서 물체의 위치를 바꾸어도 물체의 위치 에너지는 증감하지 않는다.

이 때 외부에서 주지 않으면 안되는 에너지는 물체의 이동경로의 거리에 따르며 처음과 끝의 위치만으로 결정되지는 않는다.

이에 대해 외력의 작용을 받는 정지된 물체의 위치를 점 r에서 점 r까지 옮기는 데 외부에서 가해야 할 에너지가 두 점의 위치에 의해서만 결정되는 경우가 많다.

이와 같은 외력을 보존력이라고 한다.

만유인력, 쿨롱의 힘 및 소립자(素粒子) 사이에 작용하는 힘은 보존력이다.

보존력의 작용을 받는 물체는 위치에너지를 가진다.


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