포텐셜 에너지의 개념과 활용도는 무엇이있을까요?
포텐셜 에너지의 개념을 설명하고, 기계 시스템에서 이 개념이 어떻게 활용되는지 구체적인 예를 들어 설명해주세요. 감사합니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
포텐셜 에너지는 물체가 위치나 형태 때문에 가지게 되는 저장된 에너지입니다. 이 에너지는 필요에 따라 다른 형태의 에너지 예를들어 운동 에너지로 변환되어 일을 할수있습니다.
기계시스템에서는 이러한 저장된 에너지를 활용하여 장치를 작동시킵니다. 구체적인 예로, 스프링으로 연결된 문 개폐 장치를 들수있습니다. 스프링이 압축될때 탄성 포텐셜 에너지가 축적되고 이 에너지가 해제될때 문을 여는 동력으로 사용됩니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
포텐셜 에너지는
물체의
위치나 형태에 의해 가지는 에너지로서
그 에너지가
운동에너지로 변환될 수 있는 물체의 능력을 말합니다.
물체를 들어올릴 때
그 물체는 중력에 의한 포텐셜에너지가 존재합니다.
높을수록 중력에 의한 포텐셜이 증가하며
이는 낙하하면서 운동에너지로 변환됩니다.
그 외
탄성에너지에 의한 포텐셜도 있습니다.
예를 들면 스프링을 늘리거나 압축시키면 탄성에너지가 축적되는데
이것이 원래대로 돌아가려는 힘입니다
또한
전기적 상호작용에 의해 발생하는
전기 포텐셜 에너지도 있습니다
전기적 양전하 띄는 물체는
서로 다익거나 밀어내는 힘이 발생하는데
이것은 그들사이 전기적인 포텐셜에너지가 존재하기 때문입니다.
기계시스템에서
가장 쉽게 이해할 수 있는 예를 본다면
수력발전이나 조력발전을 예로 들 수 있습니다.
물을 높은곳에서 아래쪽으로 이동시킬 때 터빈을 돌리고 전기를 생산하는 것이죠
물의 중력에 의한 포텐셜 에너지가 활용 됩니다.
기계 가공 분야에서는 수도없이 사용되는 부분입니다만
밀링 가공 분야에서도 많이 사용됩니다.
한 예로
5축 NC 밀링 가공에서
공구와 가공물간의 충돌, 간섭을 피하기 위해
포텐셜 에너지 방법을 이용한 경우가 있는데
공구 접촉면에서의 공구 이동체적과
가공 곡면의 곡율 차이를 최소화시켜
가공 효율을 최대화 하는 방법입니다.
가상의 정전기를 부하하는 방법을 이용해서 충돌을 피하는 방식으로
공구 모양의 종류와 상관없이 적용한 방식이고
엔드 밀리과 사이드 밀링에 모두 적용가능하며
충돌 발생 시
포텐셜 에너지의 구배 계산에 의해
충돌이 없는 방향을 쉽게 찾아낼 수 있는 방식입니다.
포텐셜 에너지는 위치나 상태에 의해 저장된 에너지로 중력, 탄성, 전기적 위치 등에 의해 결정됩니다. 기계 시스템에서 포텐셜 에너지는 스프링에 저장된 에너지나 높은 곳에 위치한 물체의 중력 에너지로 활용됩니다. 스프링에 압축된 에너지는 기계적인 일을 수행할 수 있고 높은 곳에 위치한 물체가 떨어질 때 그 에너지는 운동 에너지로 변환되게 됩니다.
이러한 에너지는 기계 장치에서 운동을 생성하거나 제어하는 데 사용되는데 시계의 태엽이나 댐의 수력 발전이 포텐셜 에너지를 활용하는 사례가 있겠습니다.안녕하세요. 안다람 전문가입니다.
포텐셜 에너지는 물체가 위치나 상태에 따라 갖는 에너지이며 중력이나 탄성 등과 같은 힘의 작용에 의해 결정됩니다.
예를들면 기계시스템 에서는 스프링으로 연결된 문 개폐 장치는 스프링이 압축 됨에 따라 탄성 에너지가 축적되어 문이 열리면 스프링이 풀려나며 문을 다시 닫히게 하거나 반대로 문을 열 때 도움을 줄수 있습니다.