พลังงานศักย์ หมายถึง พลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุที่หยุดนิ่ง แบ่งเป็น 2 ชนิด ได้แก่ พลังงานศักย์โน้มถ่วง เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุซึ่งอยู่สูงจากพื้นโลกขึ้นไป และพลังงานศักย์ยืดหยุ่น เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุที่ยืดหยุ่นได้ เช่น สปริง
พลังงานศักย์โน้มถ่วง (gravitational potential energy) คือ พลังงานที่สะสมไว้ในวัตถุขณะที่วัตถุอยู่ในที่สูงพร้อมที่จะหล่นหรือไหลสู่ที่ต่ำกว่า พลังงานศักย์โน้มถ่วงเกิดจากแรงดึงดูดของโลก (พลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นปริมาณสเกลาร์) พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุหรือความสูงในแนวดิ่ง ถ้าวัตถุมีมวลมากและอยู่สูงจากระดับอ้างอิงมาก วัตถุนั้นจะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงมาก
ตัวอย่างของวัตถุที่มีพลังงานศักย์โน้มถ่วง เช่น
- ผลไม้ที่อยู่บนต้น
- น้ำที่อยู่หลังเขื่อน
- คนกำลังไต่เขา
- คนกำลังจะกระโดดน้ำ
เราสามารถคำนวณหาพลังงานศักย์โน้มถ่วงได้จากสูตร
Ep = mgh
Ep คือ พลังงานศักย์โน้มถ่วง มีหน่วย จูล (J)
m คือ มวลของวัตถุ มีหน่วย กิโลกรัม (kg)
g คือ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก มีหน่วย เมตร/วินาที2 (m/s2)
h คือ ความสูงของวัตถุ มีหน่วย เมตร (m)
ตัวอย่าง 1
ทุเรียนลูกหนึ่งมีมวล 2 กิโลกรัม อยู่สูงจากพื้นดิน 8 เมตร ทุเรียนมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเท่าไร (กำหนดให้ g มีค่าเท่ากับ 9.8 m/s2)
วิธีทำ
จากโจทย์ m = 2 kg, h= 8 m แทนค่าตัวแปรในสูตร
Ep= mgh = 2 g ×9.8 m/s2 × 8 m
Ep= 156.8 J
ตอบ ทุเรียนมีพลังงานศักย์โน้มถ่วง 156.8 จูล
ตัวอย่าง 2
ก้อนหินมีมวล 8 กิโลกรัม หล่นจากหน้าผาสูงจากพื้นดิน 10 เมตร พลังงานศักย์โน้มถ่วงของก้อนหินบนหน้าผามีค่าเท่าไร (กำหนดให้ g มีค่าเท่ากับ 10 m/s2)
วิธีทำ
จากโจทย์ m = 8 kg, h= 10 m แทนค่าตัวแปรในสูตร
Ep= mgh = 8 g ×10 m/s2 × 10 m
Ep= 800 J
ตอบ ก้อนหินมีพลังงานศักย์โน้มถ่วง 800 จูล