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08［基礎］位能是什麼樣的能量？

原來如此
位能是高處物體具有的能量。
高處的物體愈重，能量愈大！

從結了厚厚冰層的池水上方丟下石頭時，冰層會產生裂縫。從石頭對冰層造成裂縫的「變化」，可以得知石頭具有某種能量，這個能量就稱為「位能」。

比方說，從低處丟下石頭可能只會使冰層產生裂縫，但從高處丟下石頭，可能會使冰層破裂。另外，同樣的高度丟入小石頭可能使冰層產生裂縫，但如果拋下又大又重的石頭，冰層可能會破裂。像這些不同情況對位能產生的影響，可以用U=mgh的公式來表現。

m是質量，g是重力加速度約為9.8m/s²，h是高。也就是說，質量m和高度h的數值愈大，位能U就愈大﹝圖１﹞。

位能也符合「能量守恆定律」。例如，以地面為基準設地面高度為0時，假設某個人在樓梯上失去平衡摔下來而扭到腳。這時在樓梯上以及著地時的位能都是0，但必定有某種能量改變了形態。以這個情況來說，就是使腳踝變形的能量，導致了腳扭傷的結果﹝圖2﹞。

［能源狂想特集1］建造金字塔的人數

地球上現在仍有許多未解開之謎，其中一個是「埃及吉薩的大金字塔，究竟動用了多少工人建造而成？」，最普遍的說法認為動用了10萬人花了數十年的時間建造而成。然而，加拿大曼尼托巴大學的名譽教授瓦茨拉夫‧斯米爾（Vaclav Smil）博士在《IEEE 綜覽（IEEE Spectrum）》2020年6月號發表他獨特見解的假設，認為這個推測並不正確。
 
博士運用了金字塔的位能來推斷有多少工人，他認為建造金字塔所需的能量，可以從重力、加速度及質量、重心的積來推估出大金字塔的位能約達24億千焦。每名工人1天消耗的能量約為450千焦，1年工作300天的情況下，1年約需18,000人。但是，建造吉薩大金字塔的古夫王，在位期間約20年。若以20年完成金字塔來估算，大約只要900名工人就可以建造完成。

即使再加上其他外觀覆面磚的光滑作業、裁切石材等工作的人數，工人數量大約3,300人。再加上設計、監工、搬運、工具保養、烹飪洗衣等雜務人員也計算在內，應該不會超過7000人。當時的王國人口據估算大約150∼160萬人，如果這個假設正確的話，從整個國家整體來看，負擔應該沒有過去所想像得那麼沉重。

書名｜圖解人類活動不可或缺的能源：缺電問題、核電危機、淨零碳排．．．．．．零概念看懂影響全球的能源議題
作者｜一般財團法人能源綜合工學研究所
譯者｜卓惠娟
出版社｜台灣東販
出版日期｜2023年6月