Потенциальная энергия

Потенциальная энергия – энергия взаимодействия тел или частей одного тела, определяемая их относительным положением. Из определения следует относительность потенциальной энергии, то есть её значение зависит от выбора нулевого уровня – состояния, в котором потенциальная энергия равна нулю. В механике школьного курса различают два вида потенциальной энергии.

1. Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести.

E_p = mgh,

где m – масса тела, g – ускорение свободного падения, h – высота тела над нулевым уровнем.

2. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Для стержней и пружин

где k – жёсткость стержня (пружины), x – удлинение стержня (пружины). За нулевой уровень в этом случае принимают энергию недеформированного стержня (пружины).

В механике доказывается теорема о потенциальной энергии: работа потенциальной силы равна изменению потенциальной энергии системы, взятому с противоположным знаком.

A = –ΔE_p = E_p1 – E_p2.

Потенциальная (консервативная) сила – сила, работа которой не зависит от вида траектории, а определяется только через начальное и конечное положение тела. Сила тяжести и сила упругости являются потенциальными. Примером непотенциальной силы может служить сила трения. Работа потенциальной силы вдоль замкнутой траектории равна нулю.