Потенціальна енергія

Як випливає з Закону збереження енергії, будь-яке тіло завжди має енергію. При наявності руху це очевидно: є швидкість або прискорення, що помножене на безліч, дає шуканий результат. Однак в разі, коли тіло нерухомо, воно, як не парадоксально, також може бути охарактеризоване як володіє енергією.

Отже, кінетична енергія виникає при русі, потенційна - при взаємодії декількох тел. Якщо з першою все більш-менш очевидно, то нерідко сила, що виникає між двома нерухомими об`єктами, залишається за межею розуміння.

Загальновідомо, що планета Земля впливає на всі тіла, що знаходяться на її поверхні за рахунок гравітаційного поля. Тобто вона притягує будь-який предмет з певною силою. При переміщенні предмета, зміні його висоти, відбувається також зміна показників енергії. Безпосередньо в момент підняття тіло володіє прискоренням. Однак у вищій своїй точці, коли предмет (нехай навіть на частку секунди) нерухомий, він має потенційну енергією. Вся справа в тому, що його як і раніше тягне до себе поле Землі, з яким шукане тіло взаємодіє.

Інакше кажучи, потенційна енергія виникає завжди за рахунок взаємодії кількох предметів, що утворюють систему, незалежно від розмірів самих предметів. При цьому за умовчанням один з них представлений нашою планетою.

Потенційна енергія - величина, що залежить від маси предмета і висоти, на яку він був піднятий. Міжнародне позначення - латинські букви Ep. Формула потенційної енергії виглядає наступним чином:

Ep = mgh,

Відео: Фізика 7 клас - Потенційна і кінетична енергія

Де m - маса, g - прискорення вільного падіння, h - висота.

Важливо розглянути більш докладно параметр висоти, оскільки він нерідко стає причиною труднощів при вирішенні завдань і розумінні значення розглянутої величини. Справа в тому, що будь-який вертикальне пересування тіла має свою початкову і кінцеву точку. Для коректного знаходження потенційної енергії взаємодії тел важливо знати початкову висоту. Якщо вона не вказана, то її значення дорівнює нулю, тобто збігається з поверхнею Землі. У разі ж, якщо відома як початкова точка відліку, так і кінцева висота, необхідно знайти різницю між ними. Число, що вийшло і стане потрібним h.

Відео: Кінетична і потенційна енергії. урок 25

Важливо також зазначити, що потенційна енергія системи може мати від`ємне значення. Припустимо, ми вже підняли тіло над рівнем Землі, отже, воно має висоту, яку назвемо початкової. При його опусканні формула буде виглядати таким чином:

Ep = mh (h2-h1).

Відео: 7.04-1 Робота сили тяжіння. Потенційна енергія тіла, піднятого над Землею

Очевидно, що h1 більше h2, отже, значення буде негативним, що й додасть всій формулою знак мінус.

Цікаво, що потенційна енергія тим вище, чим далі від поверхні Землі розташоване тіло. Для того щоб краще зрозуміти цей факт, задумаємося: чим вище потрібно підняти тіло над Землею, тим грунтовніше досконала робота. Чим вище значення роботи будь-якої сили, тим, умовно кажучи, більше вкладено енергії. Потенційна енергія, інакше кажучи, - це енергія можливості.

Відео: Силове поле. Потенціальна енергія

Подібним чином можна виміряти енергію взаємодії тіл при розтягуванні предмета.

В рамках даної теминеобхідно окремо версiя обговорити взаємодію зарядженої частинки і електричного поля. У подібній системі буде існувати потенційна енергія заряду. Розглянемо цей факт докладніше. На будь-який заряд, що знаходиться в межах електричного поля, діє однойменна сила. Переміщення частки відбувається за рахунок роботи, що виробляється цією силою. З огляду на, що власне заряд і електромагнітне поле (Точніше кажучи, тіло, його створила) - це система, ми також отримуємо потенційну енергію переміщення заряду в рамках заданого поля. Оскільки даний вид енергії - особливий випадок, йому було присвоєно назву електростатичного.