Потенційна енергія тіла, піднятого над Землею

17.07.2015

Потенційна енергія тіла, піднятого над Землею.

Відомо, що робота сили тяжіння визначається виразом

Перетворимо цей вираз: розкривши дужки і переставивши порядок членів в правій частині рівності, отримаємо

Таким чином, робота сили тяжіння дорівнює зміні величини mgh. взятому з протилежним знаком.

Величина mgh — це потенційна енергія тіла, піднятого на висоту h над нульовим рівнем .

Знак мінус перед зміною потенційної енергії означає, що, коли робота сили тяжіння позитивна, потенційна енергія тіла зменшується (при падінні тіла). Навпаки, при негативній роботі сили тяжіння (тіло кинуте вгору) потенційна енергія тіла збільшується. Кінетична енергія «веде себе» протилежним чином.

Позначимо потенційну енергію через Ep. Тоді

Якщо тіло падає з висоти h до нульового рівня, то робота сили тяжіння просто дорівнює потенційної енергії: A = Ep

Отже, потенційна енергія тіла, піднятого на деяку висоту над нульовим рівнем, дорівнює роботі сили тяжіння при падінні тіла з цієї висоти до нульового рівня .

Потенційна енергія залежить від положення тіла відносно нульового рівня, тобто від координат тіла. Адже висота якраз і є координата тіла, відраховується від нульового рівня.

Так як нульовий рівень може бути вибраний довільно, то може виявитися, що тіло знаходиться нижче нульового рівня. В цьому випадку його потенційна енергія буде негативною. Наприклад, якщо за нульовий рівень обрана поверхню Землі, то тіло, що знаходиться на дні ями, виритої в землі, володіє негативною потенційною енергією. Таким чином, знак і чисельне значення потенційної енергії залежать від вибору нульового рівня. Робота, яка виконується при переміщенні тіла, від вибору нульового рівня не залежить, тому що вона дорівнює зміні потенційної енергії.

Відзначимо, що тіло володіє енергією тому, що воно взаємодіє із Землею. Не будь Землі, не будь сили тяжіння до Землі, не було б і потенційної енергії. Тому про потенційної енергії кажуть, що це енергія взаємодії .

Потенційна енергія, строго кажучи, не відноситься до одного окремо взятого тіла, а до системи тел. У нашому випадку цю систему складають Земля і підняте над нею тіло.

Короткий опис статті: потенційна енергія

Джерело: Потенційна енергія тіла, піднятого над Землею

Також ви можете прочитати