تحقیق در مورد محیط و آلودگی31ص

اختصاصی از رزفایل تحقیق در مورد محیط و آلودگی31ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 37

تعریف محیط :

محیط مجموعه ای از عوامل و اثرات خارجی می باشد که به نحوی به رشد و تعادل یک موجود زنده تأثیر می گذارد .

محیط از 3 بخش کلی زیر تشکیل شده است .

اتمسفر ATMOSFER

آب Water

خاک Soil

تعریف آلودگی :

تغییر ویژگی های اجزای محیط ( 3 بخش فوق ) به نحوی که استفاده بیشتر از آنها مقدور نباشد و یا محدود شود . به طور مستقیم و یا غیرمستقیم بر حیات موجودات زنده تأثیر سوء یا نامطبوع بگذارد .

اضافه شدن یا اضافه کردن طیف وسیع از اجزای مختلف ( معدنی – آلی – رادیواکتیو ) به نحوی که استفاده بیشترین را از محیط غیرممکن و نامحدود سازد و زندگی انسان و سایر موجودات را به خطر بیاندازد .

تغییر محیط زندگی موجودات زنده به نحوی که مورد قبول این موجودات نباشد .

توضیح غلط ماده و انرژی در محیط شامل ( 3 O ازون ) .

اگر در لایه بالایی اتمسفر باشد مفید است .

اگر در هوایی که موجودات زنده مصرف می کنند وجود داشته باشد ، مضر می باشد .

اگر به مقدار کم در اختیار گیاه باشد مفید است

اگر مقدار آن در محیط رشد گیاه زیاد باشد مضر است .

1- اگر درخاک باشد مفید است

نیترات

2- اگر در آب باشد برای آشامیدن مضر می باشد

انرژی آب گرم 1- اگر به زمین داده شود مفید است زیرا باعث افزایش درجه حرارت خاک می شود .

نیروگاه های اتمی 2- اگر در آب تخلیه شود مضر ا ست زیرا باعث از بین رفتن موجودات می شود

تعریف آلودگی خاک

آلودگی های خاک عبارتند از سوء رفتار خاک به عنوان رهایی از محیط زیست و در تعقیب آن آلودگی با ترکیبات خاص به خصوص در نتیجه فعالیت های بشر این تعریف بسیار گنگ بوده و پرسش های زیادی را مطرح می کند که در زیر به آنها می پردازیم :

منابع آلوده کننده زمین :

1- احتراق سوخت های فسیلی 2- سرب ناشی از احتراق از سوخت

3- عملیات ذوب فلزات 4- صنایع شیمیایی

ه- کوره های زباله سوزی 6- رادیواکتیو ناشی از تخریب راکتورها

7- آتش سوزی های گسترده در جنگل ها و پالایشگاه های نفتی

8- علف کش ها 9- حشره کش ها

10- قارچ کش ها 11- کنه کش ها

12- کودهای شیمیایی 13- لجن های فاضلابی

14- فاضلاب های حاصله از زایعات خانگی

15- زباله های معدنی

16- خاکسترهای ناشی از احتراق سوخت های فسیلی و کوره های زباله سوزی

17- احشام دفن شده در مزارع

18- خوردگی فلزاتی که در تماس با خاک هستند

19- ترکیبات حفاظت کننده چوب های مورد استفاده در حصار کشی .

20- نشت از تانک های زیرزمینی های ذخیره .

21- جنگ ( آلوده کننده هایی ناشی از سوخت و مواد انفجاری و آتش ، فلزات ناشی از وسایل نقلیه و جنگ افزارها .

22- فعالیت های ورزشی و تفریحی ( سرب ناشی از وزنه های قلاب ماهیگیری و ساچمه های تیراندازی .

23- هیدروکربن ها و روغن های جلا دهنده

24- صنایع گازی 25- صنایع الکتریکی

26- آهن قراضه ها 27- آلاینده های صوتی

آلودگی آب :

حاصل افزودن هر جسم خارجی به آن است . به طوری که کیفیت فیزیکی شیمیایی و یا بیولوژیکی آن طوری تغییر کند که برای مصرف انسان و سایر موجودات و کشاورزی مضر باشد .

عموماً آلودگی شامل فرایندی می باشد که طی آن خصوصیات کیفی آب در اثر فعالیت های متنوع انسان تغییر یافته و تخریب شود .

انواع صنایع معادن – کشاورزی – شیلات – جنگلداری – فعالیت های شهری – ساختمان سازی و غیره . بخشی از فعالیت های انسان را تشکیل می دهند که عموماً انسان به منظور تهیه غذا – آب – حمل و نقل – مسکن و به طور کلی افزایش کیفیت زندگی خود انجام می دهد . که حاصل آن باعث فضولات و آلودگی می گردد .

دفع این فضولات در طبیعت باعث آلودگی آب گردیده و تعادل اکوسیستم را برهم می زند . بنابه نظر انجمن حفاظت محیط زیست آمریکا 3/1 جریان آب جهان به

تحقیق در مورد نحوه تشکیل تنش پسماند کششی در جوش 36 ص

اختصاصی از رزفایل تحقیق در مورد نحوه تشکیل تنش پسماند کششی در جوش 36 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 36

نحوه تشکیل تنش پسماند کششی در جوش

تنش پسماند تنشی است که بر اثر انجام عملیات خاصی در جسم با قی می مانند و در حالی که جسم تحت هیچ بار گذاری خارجی نیست نیز وجود دارد . طبیعت تنش پسماند به گونه ای است که در مقابل هر تنش کششی تنش فشاری نیز باید وجود داشته با ئشد ،به گونه ای که جسم در حالت تعادل با قی بماند که به این حالت ، حالت خود تعادلی می گویند .

علت اینکه شناسایی چنین تنشهایی برای مامهم است این است که وقتی جسم تحت تنش خارجی قرارمی گیرد .این تنش خارجی به تنش پسماند موجودافزوده می شود . پس اگردر منطقه ای تنش پسماند کششی داشته با شیم و بارگذاری ما نیزتنش کششی باشد سطح تنش درآن منطقه بالاتر از آنچه که تنها با لحاظ تنش کششی خارجی بد ست می آید خواهدبود .لذا در صورتی که تنش کششی پسماند داخلی را در نظر نگیریم و قطعه را تنها بر اساس تنش اعمالی خارجی طراحی می کنیم ممکن است دراثرتنشهای پسماندخارجی تنش در قطعه از حد تسلیم آن بالاتر رفته وباعث شکست آن گردد.یکی ازفرایندهایی که باعث ایجاد تنش پسماند در سازه ها می گردد جوی است .که به علت گرم و سرد شدن های متوالی جوش و مناطق نزیدک جوش و عدم امکان جابه جایی در بعضی جهات ، تنشهای پسماند داخلی در جوش و مناطق مجاور آن بوجود می اید .

مقدارانبساط وتغییر شکل جسم در مقابل گرمامتناسب با درجه حرارت می باشد . اصولاً با افزایش درجه حرارت تا نقطه ذوب فلز شاهد انبساط در آنها خواهیم بود .حال هنگامی که در نقطه ای از جسم درجه حرارت به طور موضعی افزایش یابد در اطراف آن یک شیب حرارتی بوجود می آیدکه می خواهد باعث تغییر شکل و انبساط نقطه ای که دمای آن افزایش پیدا کرده است بشود ،ولی از اطراف توسط فلزی که این نقطه را احاطه کرده اند و میل به تغییر شکل نداردبا تغییر شکل این نقطه مقابله می شود،لذا مناطق نزدیک این نقطه تحت تنش فشاری قرار می گیرند و در صورتی که تنش فشاری موجود از حد تسلیم بیشتر شود با عث تغییرکل پلاستیک این منطقه می شود .در حین سرد شدن منطقه ای که گرم شده بود شاهدانقباض مو ضعی خواهیم بود که باعث ایجاد تنش کششی در مجاورت این نقطه درحد تنش تسلیم فلزخواهد بود .حال اگر بخواهیم تشکیل تنش پسماند در جوش را تو ضیح بدهیم ابتدا مدل زیر را در نظر میگیریم .

سه میله 1و2و3 اردر نظر بگیرید که توسط صفحات صلب4و5 از دو طرف محدود شده اند با گرم شدن میله 2 اگر دمای آن به اندازه (T افزایش یابد این میله در حالت آزاد به اندازه al(T افزایش طول پیدا می کند ولی میله های 1و3 چون تغییردمایی نداشته اند در مقابل تغییر طول مقاومت می کنند،لذا تنشی در آنها القا می شودکه کششی است وعکس العمل این تنش به میله 2 وارد می شود که تنش فشاری است لذابه این ترتیب با گرم شدن میله دو میلهای 1و3 تنش کششی و در میله 2 تنش فشاری خواهیم داشت .درجوش نیزچنین حالتی راخواهیم داشت . البته دربحث راجع به تنشهای تسلیم جوش به این نکته نیز باید توجه داشته با شیم که تنش تسلیم فو لادها با افزایش درجه حرارت مطابق کاهش می یابد.

در نظربگیرید که یک اتصال جوشی بین دو ورق بزرگ بوجودآمده ودرمنطقه ای نواری شکل در فاصله مشخصی ازمرکز جوش مورد بررسی می باشد فرض می شود که نوارمورد بررسی درجهت طولی خود کاملاً مهار شده و تغییر شکلی در این جهت ندارد .قبل ازگرم کردن ، نوار فاقد تنش بوده و وضعیت آن با نقطه A در نشان داده شده است .درحین گرم کردن ،این نوار متمایل به انبساط بوده و لیکن وسط محیط (فلز) اطراف خود که درجه حرارت پایین تری دارد از انبساط آن ممانعت می شود و در نتیجه تحت تا ثیر تنشهای فشاری قرار می گیرد. تغییر شکل در نوار در ابتدا الاستیک بوده و با افزایش درجه حرارت افزایش یا فته و در درجه حرارت T1 تغییر شکل پلاستیکی شروع می شود (مسیرABC با افزایش درجه میزان تنش تسلیم جسم کاهش یافته و تغییرشکل پلاستیکی نوار افزایش می یابد( مسیرCDE) چنانچه T2 حدا کثر در جه حرارتی باشد .که در نوار اعمال می شود ، تغییر شکل پلاستیکی فشاری تا نقطه E ادامه خواهدیافت . در هنگام سرد شدن ، نوارمورد بررسی تمایل به انقباض داشته که منجربه تغییر شکل الاستیکی(مشابه باربرداری درنمونه های تحت آزمایش کشش) که با توجه به درجه حرارت نوار،مطابق مسیر EF ادامه خواهد داشت . در درجه حرارت T3(نقطهG) سطح تنشها در نوار در سطح تنش تسلیم فلز در این درجه حرارت خواهد شد .با کاهش بیشتر در جه حرارت ، تنش تسلیم( و درنتیجه سطح تنش ها در نوار ) افزایش یافته وتغییر شکل پلاستیکی( کششی) در نوار بوجود می اید ( مسیرGH ). نتیجتاً اینکه سیکل حرارتی فوق الذکر خواهدشد . با استفاده از مدل فوق الذکر می توان سطح تنش پسماند جوشی رادر نقاط مختلف اطراف منطقه جوش بدست آورد.

چنانچه در جه حرارت حا صله در نقطه بررسی پایین تر از T1تنها تغییر شکل الاستیکی در ان نقطه بوجود می آید . برای فو لادهای جوشی این در جه حرارت بین 300-150 در جه سانتی گراد می باشد . در درجه حرارت بین T1 وT4 سطح تنشهای پسماند پایین تر از تنش تسلیم جسم بوده و چنانچه در جه حرارت نقطه مورد بررسی از T4 بشتر شود ، تنشهای پسماند در سطح تنش تسلیم فلز خواهد بود .

ازبررسی فوق الذکر نتیجه می شودکه تنشهای پسماند جوشی در جهت موازی با جهت جوش (Longitudinal)در فلزجوش و نواحی نزدیک به آن از نوع کششی و در حد تنش تسلیم بوده وبا افزایش فا صله از مرکزجوش سطح این تنش ها کاهش می یابد .به جهت اصل خود تعادلی برای اینگونه تنشها ، لزوماًباید تنشهای جوشی طولی رادرمقاطع مختلف یک اتصالی جوشی درحین جوشکاری نشان می دهد . در حوضچه مذاب جوش با سر عت v به سمت جلو حرکت کر ده و درنقطه

تحقیق در مورد علوم محاسباتی و علم نانو 38 ص

اختصاصی از رزفایل تحقیق در مورد علوم محاسباتی و علم نانو 38 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 38

علوم محاسباتی و علم نانو

قسمت دوم

یکی از کاربردی ترین و مولدترین زمینه ها در علوم محاسباتی، کاربرد آن در شاخه های علوم مولکولی و نانوفناوری است. این زمینه ها در کنار هم و در کنار علومی چون بیولوژی مولکولی ، ژنتیک مولکولی، فناوری اطلاعات و علوم شناختی ارکان انقلاب صنعتی-علمی را تشکیل می دهند. اشتراک بین این 4 رکن در آینده نزدیک ،به خلق فناوری همگرای فوق العاده ای منجر می شود که بوجود آمدن سیستم ها و ابزار و مواد هوشمندی را نوید می دهد؛ که ازپایین به بالا، اتم به اتم و مولکول به مولکول چیده شده و این در بر دارنده تمام کاراکترها، عملکردها و مکانیزم های پیچیده در سیستم های هوشمند زنده مانند حافظه، تعمیر خود به خود، تکثیربرنامه ریزی شده بی نقص، خود چیدمانی و خود سازماندهی می‌باشد.

 همگرایی در مقیاس نانو رخ می دهد؛ جایی بنیادین که در آنجا بلوک های ساختمانی پایه، اعم از فیزیکی، بیلوژیکی و مواد هوشمند در کنار هم قرار می گیرند. نانوساختارها (یعنی اندازه ای بین 1 تا 100 نانومتر) چیده می شوند و قوانین میکروسکوپی چیدمان، ساختار قرارگیری زیر لایه ها را کنترل می کنند. در نهایت علوم محاسباتی و فناوری نانو با هم دانشی عالی را برای دستکاری و اصلاح ساختاری مواد در سطوح اتمی و هسته ای، بوجود آورده و چگونگی امکان کنترل کامل روی شکل گیری، عملکرد و خواص آنها را به عنوان مواد جدید هوشمند در اختیار ما می گذارند.  باکمک علوم نانو محاسبات اکنون می توانیم روی یک تک اتم در یک سیستم پیچیده مولکولی سوار شده  و به بررسی تعاملات ذرات آن بپردازیم، نظربه اینکه این سیستم نانومتری می تواند جامد، سیال، گاز، یک پروتئین DNA و یا یک ویروس باشد که در فاز خود از یک میکرو حالت به میکرو حالتی دیگر سویچ کرده و نتایج محاسباتی معنی داری را برای خواص قابل مشاهده بدست دهد.

مثال این آزمایش مفید در تصاویر زیر آمده؛ جایی که توزیع یک شکافت دینامیک در یک لایه اتمی به تصویر کشیده شده است.

رنگ ها نشان دهنده فشار در تراز مولکولی هستند بدین ترتیب که رنگ آبی کمترین و رنگ قرمز بیشترین فشار را نشان می دهد. موتورهای پروتئینی برائونی که از انواع آن می توان کینسین ها و میوسین ها(انتقال دهنده های غذا به داخل سلول های بدن) را نام برد و موتور چرخنده ATPase که برای سلول ها تولید سوخت ATP می کند ،جزسیستم هایی هستند که در چندین بخش دچار تغییر شده اند و بر اساس دینامیک لانژوین بهترین مثال برای کاربرد مدل سازی محاسباتی در سیستم های نانو بیولوژیکی هستند.

شبیه سازی در مقیاس های بزرگ در بخش نانو هم اکنون در کشورهای آمریکا، ژاپن و اروپا در حال انجام است. علاوه بر شبیه سازی مبتنی بر دینامیک کلاسیک، ما اکنون شاهد وقوع انفجاری در کاربردهای کوآنتم مکانیکی بر پایه روش های شبیه سازی برای طراحی مواد جدید وسیستم های کوچک که شامل چدین تن اتم می باشند هستیم. وقتی شبیه سازی انجام می شود داده های خروجی به سادگی به چشم می آیند و دیدی عمیق را نسبت به عمل شبیه سازی در اختیار محققان قرار می دهند. به عنوان یک نتیجه ابزار بصری در حال ورود به انقلابی در کاربردهای خود می باشند. دید خوب نسبت به نتایج، به ما امکان تصحیح فیزیک پایه را بوسیله دستیابی سریع به تغییر شکل های تحمل شده توسط سیستم می دهد.

در سطوح بین المللی علوم محاسباتی افق های جدیدی را برای کشورهای در حال توسعه بوسیله منابع و تعدیل مصارف روشن کرده است تا بتوانند در سطح جهانی نقش آفرین باشند. در ایران انستیتو تحقیقات علوم پایه (IPM) که در سال 1989 تاسیس شد، موسسه پیشگام در این زمینه بوده و در چندین شاخه از علوم پایه مانند فیزیک پلاسما، علوم نانو، پردازش تصویر، ریاضیات محاسباتی و مدل سازی پدیده ها در فیزیک ذرات با استفاده از داده های CERN فعالیت می کند. ما اکنون از این شادمان هستیم که می بینیم علوم محاسباتی در ایران با استقبال از سوی مراکز علمی همچون دانشگاه ها روبرو شده و در حال تبدیل به شاخه ای مستقل است. 

جلبک ها درخدمت نانوگیاه پزشکی

جلبک ها با قدمتی بالغ بر 40 میلیون سال در مقایسه با دیگر رستنی ها توانسته اند مقام نخست را از نظر تولید انرژی و همچنین مواد تجدیدشونده بویژه در دنیای نانو، کسب کنند.

نانولوله های کربنی؛ خواص و کاربرد

مواد ساخته شده از نانو لوله های کربنی می توانند به طور ریشه ای و پایه ای و به طرز اساسی جرم ساختاری را کاهش دهند, وسایل الکتریکی مورد استفاده را ریزتر و کوچکتر بسازند و مصرف انرژی را نیز کم کنند.

نانوسرامیک قسمت اول

نانوفناوری را هم از نظر شاخه های علمی و فنی آن و هم از نظر کاربردهای صنعتی می توان دسته بندی نمود که یکی دیگر از آنها نانوسرامیک ها هستند.

تحقیق در مورد قوانین حرکت 24 ص

اختصاصی از رزفایل تحقیق در مورد قوانین حرکت 24 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 24

لختی، و حرکت دو بعدی

قوانین حرکت

قانون اول نیوتن:

هر جسمی حالت سکون یا حرکت یکنواخت روی خط راست را حفظ می کند مگر اینکه ناچار شود در اثر نیروهایی که به آن وارد می شود حالتش را تغییر بدهد.

این قانون شامل خاصیتی به نام لختی (اینرسی) در همه اجسام است. لختی هر جسم مقاومتی است که جسم در مقابل هرگونه تغییر در حالت حرکتش از خود نشان می دهد.

حرکت دو بعدی

(متوسط)

(لحظه ای)

معادلات حرکت با شتاب ثابت در دو یا سه بعد:

حرکت پرتابی

جسمی که در نزدیکی سطح زمین پرتاب شده باشد، به طور کلی شامل دو حرکت مستقل از هم است:

(I) یک حرکت افقی با سرعت ثابت

(II) یک حرکت شتابدار در راستای قائم که ناشی از شتاب ثقل زمین است.

مسیر حرکت پرتابی

در غیاب مقاومت هوا، مسیر پرتاب به شکل سهمی است.

معادلات حرکت پرتابی

حرکت در راستای افقی

حرکت در راستای قائم

ارتفاع نقطه اوج: ماکزیمم ارتفاعی که پرتاب به آن نقطه می رسد. (نقطه H)

زمان اوج: زمانی که پرتاب به بالاترین نقطه مسیرش می رسد.

زمان برد: زمانی که پرتاب به نقطه هم سطح نقطه پرتاب برسد.

محاسبه زمان اوج

محاسبه زمان برد

محاسبه برد

محاسبه ارتفاع اوج

معادله مسیر پرتابه

برد ماکزیمم به ازای زاویه پرتاب حاصل می شود.

برد افقی به ازای پرتاب و یکی است.

تحقیق در مورد انرژی پتانسیل 14 ص

اختصاصی از رزفایل تحقیق در مورد انرژی پتانسیل 14 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 14

انرژی پتانسیل

نگاه اجمالی

انرژی به شکلهای مختلف پدیدار می‌شود. یکی از آنها انرژی پتانسیل یا انرژی ذخیره‌ای است. این شکل انرژی چه شباهتها یا چه تفاوتهایی با صورتهای دیگر انرژی دارد؟ چگونه می‌توانیم از آن بهره گیری کنیم؟ انرژی شیمیایی به انرژی هسته‌ای ، انرژیِ گرانشی ، انرژیِ الکتریسته ساکن و انرژی مغناطیسی ، نمونه‌هایی از انرژی پتانسیل هستند. انرژی پتانسیل می‌تواند برای ما اهمیت زیادی داشته باشد.

برای مثال ، هنگامی که تلویزیون روشن می‌کنیم و مأموریت رفت و برگشت سفینه‌ای فضایی را به تماشا می‌نشینیم، در واقع از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنیم که از انرژی پتانسیل (مثلا انرژی پتانسیل گرانشی آب ذخیره شده در پشت سد) حاصل می‌شود. یا تبدیل انرژی پتانسیل شیمیایی موجود در سوخت موشکها به انرژی جنبشی است، که سفینه از سکوی پرتاب به فضا پرتاب می‌شود. باتریهای مورد استفاده از فلاش دوربینها یا در رادیوهای کوچک ، بنزین مصرفی برای راندن اتومبیلی و بالاخره ، غذایی که می‌خوریم همه و همه محتوی انرژی پتانسیل هستند.

سیر تحولی و رشد

با توجه به نقش مهم انرژی پتانسیل در عرصه‌های دانش به فناوری زندگی روزانه ، ممکن است چنین تصور شود که از زمان تشخیص شناسایی این انرژیِِ مدتی طولانی گذشته است، اما اینطور نیست. مفهوم نیرو را که بستگی نزدیکی با انرژی پتانسیل دارد. اولین بار آیزااک نیوتن در قرن هفدهم مطرح کرد. ولی مفهوم انرژی یا پایستگی انرژی تا قرن نوزدهم مطرح نشد. مدتها قبل از آن ، در اواخر قرن هفدهم ، هویگنس در بحث حرکت ، به انرژی پتانسیل اشاره کرده بود؟ اما اصطلاح انرژی پتانسیل را بکار نبرده بود و اهمیت آن را نیز در نیافته بود. در اوایل قرن هیجدهم ژاک برنولی کار مجازی را که مشابه انرژی پتانسیل است توصیف کرده ، ولی به اهمیت آن پی نبرد.

در اواخر قرن هیجدهم و اوایل قرن نوزدهم ، ژوزف لاگرانژ ، لاپلاس ، پواسون و جورج گرین مفهوم پتانسیل الکتریکی را (که به انرژی پتانسیل الکتریکی بسیار نزدیک است). در فرمول بندی ریاضی اثرات الکتریکی بکار بردند، اما آن هم به اهمیت انرژیِ پتانسیل پی نبرد. تمرکز این دانشمندان روی مباحث مکانیک و گرما بود. بحثهای بعدی تمام حوزه‌های علوم فیزیکی را در برگرفت. پس از این کارها بود که با تلاش بسیاری از مهندسان و دانشمندان توجه به اهمیت انرژی پتانسیل بیشتر و بیشتر شد.

انرژی پتانسیل در کجا و چگونه ذخیره می‌شود؟

انرژی پتانسیل ، نوعی انرژی ذخیره شده است. انرژی پتانسیل ، اثری سیستمی است و برای جسمی کاملا منزوی وجود ندارد. جسم به اعتبار خود کمیت مکانی‌اش نسبت به سایر اجسامی که بر آن نیرو وارد می‌کنند و یا به دلیل موقعیت مکانی‌اش در میدانی که بر آن نیرو وارد می‌کنند، دارای انرژی پتانسیل است. هیچ جسم منفردی انرژی پتانسیل ندارد. همه اجسامی که برهمکنش متقابل دارند، بطور جمعی انرژی ذخیره می‌کنند.

توپی که روی میز است انرژی پتانسیل گرانشی دارد و این به گونه‌ای است توپ و زمین هر دو در ذخیره سازی این انرژی سهیم‌اند. این انرژی از آنجا ناشی می‌شود که زمین و توپ بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. اگر توپ با زمین در مکان خود نبودند انرژی پتانسیل گرانشی نمی‌توانست وجود داشته باشد. در دور و میدان نیز انرژی پتانسیل از فضایی که میدان وجود دارد ذخیره می‌شود.

ویژگیهای انرژی پتانسیل

• در واقع ، این تغییرات انرژی پتانسیل است که در خور اهمیت است نه مقدار آن قبل یا بعد تغییر. اگر چه مکانی که در آن انرژی پتانسیل صفر می‌تواند انتخاب مفیدی باشد به مانند سطح دریا به عنوان مبنای صفر انرژی پتانسیل گرانشی زمین و یا سطح داخلی خازن استوانه‌ای به عنوان مبنای صفر انرژی الکتریکی ذخیره شده در آن ، اما این انتخابها هیچ یک الزامی نیست. زیرا آنها اختلاف انرژی پتانسیل بین مکانهای مختلف است که اهمیت دارد. اندازه اختلاف پتانسیل هرگز هیچ ربطی به چگونگی پیدا شدن آن ندارد. یعنی این تغییر مستقل از مسیر است. این یکی از ویژگیهای اساسی انرژی پتانسیل است.

• تغییرات انرژی پتانسیل ممکن است به پیدایش انرژی جنبشی ، انرژی الکتریکی ، یا انرژی گرمایی منجر شود. فناوری نوین بر همین پایه استوار است، دستیابی به چنین تغییری به پایداری انرژی ذخیره شده بستگی دارد. برای انرژی پتانسیل سه نوع منحنی می‌توان در نظر گرفت: اگر چه این سخنها معرف همه حالتها نیستند، اما نشان می‌دهند که چگونه انرژی پتانسیل ممکن است با مکان تغییر کند.

• می‌توان جسم کوچکی مثل گلوله‌ای مرمرین را روی یک کاسه وارونه (در حالت ناپایدار) ، درون کاسه (در حالت پایدار) یا در فرورفتگی کاسه وارونه‌ای که لبه دارد (در حالت شبه پایدار) در نظر گرفت. آنگاه کاسه نقش منحنی انرژی پتانسیل هسته‌ای را خواهد دانست.

• در حالت پایدار تغییر نامحتمل است.

• در حالت شبه پایدار غلبه بر سد پتانسیل (یعنی بالا رفتن از لبه) مستلزم انرژی اضافی است، مثلا این انرژی اضافی می‌تواند از جرقه‌ای که بخار بنزین را در سیلندرهای موتور خودرو مشتعل می‌کند ناشی می‌شود. در برخی موارد نادر هیچ انرژی اضافی لازم نیست. مثل وقتی که ذره‌ای در هسته اتم سد پتانسیل را طی فرآیندی به نام تونل زنی سوراخ می‌کند.

کاربرد حالتهای انرژی پتانسیل در صنعت

در فناوری نوین تعادل شبه پایدار ترجیح داده می‌شود. زیرا انرژی پتانسیل می‌تواند تا زمانی که ما بخواهیم در حالت تعلیق باقی بماند. که نمونه آن در روشن کردن رادیوی ترانزیستوری و تبدیل انرژی شیمیایی باتری به انرژی الکتریکی می‌توان نشان داد.

تغییر انرژی پتانسیل

هر تغییر انرژی پتانسیلی به پیدایش نیرویی می‌انجامد. نیروی گرانشی ای که در حالت تعادل ناپایدار موجب می شود که گلوله روی سطح خارجی کاسه به پایین بلغزد. اندازه ی نیرو را از شیب سختی می‌سنجیم. هر چه این شیب تندتر باشد قویتر است. البته همه نیرو ، از تغییر انرژی پتانسیل ناشی نمی‌شوند. نیروهایی که این گونه‌اند. نظیر نیروی گرانشی و نیروی کولنی نیروی تابعی پایستاری ، داریم:

F = - du/dx و u = -∫F dx

که در آن F نیرو ، u انرژی پتانسیل و x مکان است.

• نیروهایی که از تغییر انرژی پتانسیل ناشی نمی‌شوند، نظیر نیروی اصطکاک ، نیروهای ناپایستارند. برای چنین نیروهایی ، انرژی پتانسیل قابل تبیین نیست.

تجربه ژول

در اکثر مشاهدات روزمره، می بینید که انرژی مکانیکی یک جسم از انرژی پتانسیل به جنبشی و یا بالعکس تبدیل می شود. اما اگر با دقت سیستم‏های مکانیکی را مطالعه کنیم یا برای مدت طولانی حرکت آنها را بررسی کنیم، مشاهده می‏ کنیم که قانون بقای انرژی مکانیکی نقض می‏ شود.