Потенційна енергія

Потенційна енергія системи залежить від взаємного розташування частин всередині неї. Для прикладу розглянемо потенційну енергію, яка є у всіх предметів, що знаходяться на Землі. Ми знаємо, що на всі предмети діє сила тяжіння Землі, звана силою тяжіння. Вона залежить від маси предмета, маси Землі і від відстані між ними, але оскільки останні дві величини практично завжди однакові, можна вважати, що сила тяжіння визначається масою тіла. Якщо взяти в руку якийсь предмет, підняти його над Землею на висоту, скажімо, один метр, а потім розтиснути пальці, то він буде падати, поки не досягне тієї ділянки поверхні Землі, який знаходиться під ним. Значить, коли предмет знаходиться над Землею, він володіє потенційною енергією, яка може перейти в його кінетичну енергію. Потенційна енергія тіла, піднятого над Землею, дорівнює, як вам відомо, mgh, де m – маса тіла, g – прискорення вільного падіння, а h – висота, на якій тіло перебуває. Кінетична енергія падаючого тіла дорівнює, як ви також знаєте, mv 2/2. Коли предмет досягне поверхні землі, його потенційна енергія стане рівною нулю. Нагадаємо, що одиницею виміру енергії є джоуль (Дж).
Не зовсім, втім, зрозуміло, від якого рівня вимірюється висота. Якщо ми знаходимося на третьому поверсі будинку, то чому дорівнює висота, на якій знаходиться взятий нами предмет. Одному метру від підлоги? Або десяти метрам від Землі? А якщо під вікном у нас вирити котлован? Як виміряти потенційну енергію предмета? Строго кажучи, висоту треба відраховувати від центру Землі, де рівнодіюча всіх сил тяжіння дорівнює нулю. Але зазвичай в практичних цілях ми при визначенні потенційної енергії умовно відраховуємо висоту від рівня підлоги або будь-якій поверхні, яка в даному випадку вважається межею падіння. Вона називається нульовим рівнем потенційної енергії. Для того щоб повернути тіло з підлоги на первинну висоту, треба затратити точно таку ж енергію, інакше кажучи, зробити роботу, рівну його вихідної потенційної енергії. Ця робота теж буде дорівнює mgh.
Точно так само йде справа з енергією, обумовленої електричними силами. Якщо заряджена частинка притягається до іншої зарядженої частинки, то при її русі відбувається робота, рівна твору діючої на неї електростатичного сили на прохідний нею шлях. Для того щоб видалити різнойменно заряджені частинки на деяку відстань один від одного, потрібно зробити таку ж роботу. У цьому випадку ми маємо справу вже не з гравітаційною, а з електричною потенційною енергією. Ця енергія використовується в роботі численних машин і приладів.
Перевірте свої знання
1. Що таке відкриті, закриті й ізольовані системи?
2. Як визначається механічна робота?
3. Чим визначається потенційна енергія системи?


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 2.50 out of 5)

Потенційна енергія