“Potensial energiya” atamasi XIX asr shotland muhandisi va fizigi Uilyam Rankin tomonidan kiritilgan. Potensial energiyaning bir nechta turlari mavjud bo‘lib, ularning har biri muayyan turdagi kuch bilan bog‘liq. U jismning boshqa jismlarga nisbatan joylashuviga bog‘liq energiyadir. Ushbu maqolada potensial energiya nima ekanligi, potensial energiya ta’rifi, shuningdek uning turli misollari va turlari bilan tanishamiz.

Potensial energiya nima?

Ma’lumki, jism o‘zining holati tufayli energiyani jamg‘arishi mumkin. Masalan, kamon va o‘q holatida kamon tortilganda, u ma’lum miqdorda energiyani saqlaydi. Qo‘yib yuborilganda esa aynan shu energiya o‘qning oladigan kinetik energiyasiga sabab bo‘ladi.

Xuddi shuningdek, prujina muvozanat holatidan siljitilganda ham u ma’lum miqdorda energiya oladi; biz buni uni cho‘zganimizda qo‘limizda seziladigan taranglik ko‘rinishida kuzatamiz. Potensial energiyani jismning holati yoki vaziyatining o‘zgarishi natijasida yuzaga keladigan energiya turi sifatida ta’riflashimiz mumkin.

Potensial energiya va uning ta’rifini tushunganimizdan so‘ng, endi potensial energiyaning formulasi, birligi va misollarini o‘rganamiz.
Ushbu maqolada potensial energiya misollarini batafsil ko‘rib chiqamiz. 

Potensial energiya formulasi

Potensial energiya formulasi ikki jism orasida ta’sir qilayotgan kuchga bog‘liq. Gravitatsion kuch uchun formula quyidagicha:

W = m×g×h = mgh

Bu yerda:

• m — massa, kilogrammlarda
• g — erkin tushish tezlanishi
• h — balandlik, metrlarda

Potensial energiya birligi

Gravitatsion potensial energiya kinetik energiya bilan bir xil birlikka ega: kg m² / s²
Eslatma: Barcha energiya turlari bir xil birlikka ega — kg m² / s² va ular Joul (J) birligida o‘lchanadi.

Potensial energiya turlari

Potensial energiya energiyaning ikkita asosiy shaklidan biridir. Potensial energiyaning ikkita asosiy turi mavjud:

• Gravitatsion potensial energiya
• Elastik potensial energiya

Gravitatsion potensial energiya

Jismning gravitatsion potensial energiyasi — bu uning gravitatsiya kuchiga qarshi ma’lum balandlikka ko‘tarilganda ega bo‘ladigan energiyasidir. Gravitatsion energiyani quyidagi misol yordamida ifodalaymiz.

• Massasi = m bo‘lgan jismni olaylik.
• U rasmda ko‘rsatilgandek, yerdan h balandlikda joylashtirilgan bo‘lsin.

Ma’lumki, jismni ko‘tarish uchun zarur bo‘lgan kuch m×g ga teng, ya’ni bu jismning og‘irligidir.

Jism gravitatsiya kuchiga qarshi ko‘tarilganda, unga ma’lum miqdorda ish (W) bajariladi.

Jismga bajarilgan ish = kuch × siljish.

Shunday qilib,

W = m×g×h = mgh

Yuqoridagi ifoda potensial energiya formulasidir.

Energiyaning saqlanish qonuniga ko‘ra, jismga bajarilgan ish m×g×h ga teng bo‘lgani uchun, jism olgan energiya ham = m×g×h bo‘ladi; bu holatda u potensial energiya E hisoblanadi.

Yerdan h balandlikka ko‘tarilgan jismning E energiyasi = m×g×h

Shuni ta’kidlash muhimki, gravitatsion energiya jism bosib o‘tgan masofaga emas, balki uning siljishiga, ya’ni jismning boshlang‘ich va oxirgi balandligi orasidagi farqqa bog‘liq. Shuning uchun jismning bu balandlikka qanday yo‘l orqali yetib kelgani hisobga olinmaydi. Yuqorida ko‘rsatilgan misolda A va B bloklarining gravitatsion potensial energiyasi bir xil bo‘ladi.

Elastik potensial energiya

Elastik potensial energiya siqilishi yoki cho‘zilishi mumkin bo‘lgan jismlarda saqlanadi, masalan, rezina bantlar, trampolinlar va bungi arqonlarida (bungee cords). Jism qancha ko‘p cho‘zila olsa, uning elastik potensial energiyasi shuncha katta bo‘ladi. Ko‘plab jismlar aynan elastik potensial energiyani saqlash uchun maxsus yaratilgan, masalan:

• O‘yinchoq samolyotni harakatga keltiruvchi buralgan rezina bant
• Kamonchining tortilgan kamoni
• Sho‘ng‘uvchi sakrashidan oldin egilgan tramplin taxtasi
• Burab yurgiziladigan soatning spiral prujinasi

Elastik potensial energiyani saqlaydigan jism odatda yuqori elastiklik chegarasiga ega bo‘ladi. Biroq barcha elastik jismlarning ham bardosh bera oladigan yuk bo‘sag‘asi mavjud. Jism elastiklik chegarasidan ortiq deformatsiyalansa, u endi o‘zining dastlabki shakliga qaytmaydi.

Elastik potensial energiyani quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:

Bu yerda:

• U — elastik potensial energiya
• k — prujinaning kuch doimiysi
• x — ipning cho‘zilish uzunligi, m da

Potensial energiya misollari

Potensial energiyaga oid mashq savoli:

Q1: Massasi 1 kg bo‘lgan sharning yerdan 6 m balandlikka ko‘tarilgandagi gravitatsion potensial energiyasi qancha bo‘ladi? (g = 9.8 m s^–2)

Yechim:
Bu yerda jism massasi (m) = 1 kg,
Siljish (balandlik) (h) = 10 m,
Erkin tushish tezlanishi (g) = 9.8 m s^–2.
Demak, potensial energiya (P) = m×g×h = 1 kg × 9.8 m s^–2 × 10 m = 98 J.

Eslatma: asl matnda savolda 6 m deb berilgan, lekin yechimda 10 m ishlatilgan.

Ko‘p so‘raladigan savollar – FAQs

Q1

“Potensial energiya” atamasini kim kiritgan?

“Potensial energiya” atamasi ilk bor XIX asrda shotland muhandisi va fizigi Uilyam Rankin tomonidan qo‘llangan. Potensial energiya tushunchasi esa Aristotel davrigacha borib taqaladi.

Q2

Elastik potensial energiyaga ega bo‘lgan ayrim jismlarni ayting.

Rezina bantlar, trampolinlar va bungi arqonlari kabi jismlarning barchasi elastik potensial energiyaga ega.

Q3

Jismning gravitatsion potensial energiyasi qaysi omillarga bog‘liq?

Jismdagi gravitatsion potensial energiya miqdori uning yerdan balandligiga va massasiga bog‘liq. Jism qanchalik og‘ir va yer sathidan qanchalik baland joylashgan bo‘lsa, uning gravitatsion potensial energiyasi shunchalik katta bo‘ladi.

Q4

Potensial energiyaning turli turlari qaysilar?

Potensial energiyaning turli turlari quyidagilar: Gravitatsion potensial energiya Elastik potensial energiya Kimyoviy potensial energiya Elektr potensial energiyasi Yadroviy potensial energiya

Q5

Potensial energiya bilan kinetik energiya o‘rtasida qanday bog‘liqlik bor?

Potensial energiya bilan kinetik energiya o‘rtasidagi bog‘liqlik shundan iboratki, ular bir-biriga aylanishi mumkin. Buni bakda saqlanayotgan suv misolida tushuntirish mumkin. Bak jo‘mragi yopiq bo‘lsa, undagi suv potensial energiyaga ega bo‘ladi. Agar bak jo‘mragi ochilsa, suv kinetik energiyaga ega bo‘ladi.