Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

9_Potentsialnaya_energia_Svyaz_potentsialnoy_energii_i_sily

.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
20.01.2022
Размер:
18.83 Кб
Скачать

Потенциальная энергия. Связь потенциальной энергии и силы.

Потенциальная энергия U— скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы. Зависит от положения материальных точек, составляющих систему, и характеризует работу, совершаемую полем при их перемещении. Относится к консервативным силам (это силы, работа которых не зависит от вида траектории и определяется только начальным и конечным положением точки).

Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином.

Единицей измерения энергии в СИ является джоуль.

В то время как кинетическая энергия всегда характеризует тело относительно выбранной системы отсчёта, потенциальная энергия всегда характеризует тело относительно источника силы (силового поля). Потенциальной энергией тело само по себе не может обладать. потенциальной энергией обладают только взаимодействующие тела Кинетическая энергия тела определяется его скоростью относительно выбранной системы отсчёта; потенциальная — расположением тел в поле.

Работа, совершаемая силой тяжести при перемещении тела массой m вертикально вниз с высоты h1 над поверхностью Земли до высоты h2 (перемещение по направлению совпадает с вектором силы тяжести): A = Fs = mg (h1 – h2).

Теперь рассмотрим движение тела по наклонной плоскости. При перемещении тела вниз по наклонной плоскости сила тяжести совершает работу (работа силы тяжести не зависит от траектории движения тела): А = mgh.

Равенство A = mg (h1 – h2) можно записать в виде A = – (mgh2 – mgh1)

Физическая величина, равная произведению массы тела на модуль ускорения свободного падения и на высоту, на которую поднято тело над поверхностью Земли, называется потенциальной энергией тела.

Потенциальную энергию обозначают через Ер. Ер = mgh,

Тело может обладать как положительной, так и отрицательной потенциальной энергией. Тело массой m на глубине h от поверхности Земли обладает отрицательной потенциальной энергией: Ер = – mgh.

Ф изическую величину, равную половине произведения жесткости тела на квадрат его деформации, называют потенциальной энергией упругодеформированного тела.

Потенциальная энергия во всех случаях зависит от координат.

Пространство, в котором действуют консервативные силы, называется потенциальным полем. Каждой точке потенциального поля соответствует некоторое значение силы F, действующей на тело, и некоторое значение потенциальной энергии Еп. Поэтому, между силой F и Еп существует связь.

Известно, что dA = Fdr; с другой стороны, dA = -dEп, следовательно, Fdr = -dЕп. Значит, консервативная сила всегда направлена в сторону уменьшения потенциальной энергии.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]