Потенціальна енергія: визначення

Потенційна енергія – енергія взаємодії тіл. Потенційною енергією тіло саме по собі не може володіти. Потенційна енергія визначається силою, що діє на тіло з боку іншого тіла. Оскільки взаємодіючі тіла рівноправні, то потенційною енергією володіють тільки взаємодіючі тіла.

Потенціальна енергія

 

Яка робота, що здійснюються силою тяжкості Потенційна енергія при переміщенні тіла масою m вертикально вниз з висоти h1 над поверхнею Землі до висоти h2. Якщо різниця h1 – h2 дуже мала в порівнянні з відстанню до центру Землі, то силу тяжіння Потенційна енергія під час руху тіла можна вважати постійною і рівною Потенційна енергія.

Оскільки переміщення по напрямку збігається з вектором сили тяжіння, то робота сили тяжіння дорівнює:

A = Fs = mg (h1 – h2).

Тепер розглянемо рух тіла по похилій площині. При переміщенні тіла вниз по похилій площині сила тяжіння Потенційна енергія робить роботу

A = mgscosα.

З малюнка видно, що scosα = h, отже

А = mgh.

Виходить, що робота сили тяжіння не залежить від траєкторії руху тіла.

Рівність A = mg (h1 – h2) можна записати у вигляді A = – (mgh2 – mgh1).

Т. е. Робота сили тяжіння при переміщенні тіла масою m з точки h1 в точку h2 по будь-якій траєкторії дорівнює зміні деякої фізичної величини mgh з протилежним знаком.

Фізична величина, що дорівнює добутку маси тіла на модуль прискорення вільного падіння і на висоту, на яку піднято тіло над поверхнею Землі, називається потенційною енергією тіла.

Потенційну енергію позначають через Ер. Ер = mgh, отже:

A = – (Ер2 – ЕР1).

Тіло може володіти як позитивної, так і негативної потенційної енергією. Тіло масою m на глибині h від поверхні Землі має негативної потенційної енергією: Ер = – mgh.

Розглянемо потенційну енергію упругодеформірованному тіла.

Прикріпимо до пружини з жорсткістю k брусок, растянем пружину і відпустимо брусок. Під дією сили пружності розтягнута пружина запустить брусок і перемістить його на деяку відстань. Обчислимо роботу сили пружності пружини від деякого початкового значення x1 до кінцевого x2.

Сила пружності в процесі деформації пружини змінюється. Щоб знайти роботу сили пружності можна взяти твір середнього значення модуля сили і модуля переміщення:

А = Fу.ср (x1 – x2).

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Саморобний стабілізатор