स्थिति शक्ति

अन्य वस्तुको सापेक्षमा आफ्नो स्थितिको कारण, वा वस्तु भित्र कै तनाव, विद्युत आवेश वा अन्य कारण कुनै वस्तुमा उत्पन्न हुने ऊर्जा/ शक्तिलाई स्थिति शक्ति भनिन्छ।

यो शक्ति गुरुत्वाकर्षण वा स्प्रिङ विरुद्ध गरिने गर्ने कार्य बराबर हुन्छ।

स्थिति शक्ति (पोटेन्सियल इनर्जी ) शब्द १९ औँ शताब्दीका स्कटिस इन्जिनियर र भौतिकशास्त्री विलियम रेंकिन ले प्रस्तुत गरेका थिए।

स्थिति शक्तिको साधारण प्रकारमा गुरुत्वाकर्षण स्थिति शक्ति, स्प्रिङको स्थिति शक्ति, विद्युतीय चार्ज र विद्युतीय क्षेत्रको विद्युतीय स्थिति शक्ति पर्छन्। अन्तर्राष्ट्रिय एकाइ प्रणाली मा शक्तिको एकाइ (आइएसआइ) जुल (सिम्बोल J) हो।

अवलोकन

मानौं, एउटा m पिण्ड भएको बस्तुलाई उचाइ h बाट खसालिएको छ। गुरुत्व प्रवेग g लगभग स्थिर छ, त्यसैले बस्तुमा लाग्ने गुरुत्व बल mg स्थिर हुन्छ। बल र विस्थापनको गुणनबाट कार्यको मान निस्कन्छ, जुन गुरुत्वाकर्षण स्थिति शक्तिको बराबर हुन्छ, यसरी

$$U_{\text{g}}=mgh.$$

स्प्रिङको लागि स्थिति शक्ति

स्प्रिङहरू स्थिति शक्ति भन्डारण गर्न प्रयोग गरिन्छ।

कार्य $$U(x)={\frac {1}{2}}kx^{2},$$ यसलाई स्प्रिङको स्थिति शक्ति भनिन्छ ।

दुई वस्तु बीच गुरुत्वाकर्षण स्थिति शक्ति

गुरुत्वाकर्षण स्थिति शक्ति

$$U=-{\frac {GMm}{r}},$$

इलेक्ट्रोस्टेटिक बलको स्थिति शक्ति

$$U(r)={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {Qq}{r}}.$$

प्रयोग

गुरुत्व स्थिति शक्तिको धेरै व्यावहारिक प्रयोगहरू छन्, विशेष गरी पम्प भण्डारण जलविद्युतको उत्पादन। उदाहरणका लागि, वेल्सको डिनोरविगमा दुईवटा तालहरू छन्, एउटा अर्कोभन्दा उच्च उचाइमा छ। कहिलेकाहीँ जब अतिरिक्त बिजुलीको आवश्यकता पर्दैन (र तुलनात्मक रूपमा बिजुली सस्तो पनि हुन्छ) पानीलाई माथिल्लो तालमा पम्प गरिन्छ, यसरी विद्युतीय ऊर्जालाई (पम्प चलाएर) गुरुत्व स्थिति शक्तिमा रूपान्तरण गरिन्छ । बिजुलीको उच्च मागको समयमा, पानीबाट टर्बाइन चलाइन्छ र पानी तलतिर बग्छ, स्थिति शक्तिलाई गति शक्तिमा रूपान्तरण गर्दछ र त्यसपछि बिजुलीमा फर्कन्छ। यो प्रक्रिया पूर्ण रूपमा कुशल छैन र मूल ऊर्जाबाट केही अंशको नोक्सान हुन्छ।