Главная >> Физика 10 кл. Мякишев

 

Глава 5. Закон сохранения энергии

 

§ 44. Потенциальная энергия

    Вспомните, какая связь существует между работой силы тяжести и потенциальной энергией.

    Почему работа силы упругости определяется её средним значением?

Согласно теореме об изменении кинетической энергии работа силы, действующей на тело, равна изменению его кинетической энергии:

Согласно теореме об изменении кинетической энергии работа силы, действующей на тело, равна изменению его кинетической энергии

Если же силы взаимодействия между телами являются консервативными, то, используя явные выражения для сил, мы показали (см. § 43), что работу таких сил можно также представить в виде разности двух значений некоторой величины, зависящей от взаимного расположения тел (или частей одного тела):

силы взаимодействия между телами являются консервативными

Здесь высоты h1 и h2 определяют взаимное расположение тела и поверхности Земли, а удлинения х1 и х2 — взаимное расположение частей тела, например витков деформированной пружины.

Из формул (5.18) и (5.19) следует, что

взаимное расположение частей тела, например витков деформированной пружины

Запомни
Величину, равную произведению массы m тела на ускорение свободного падения g и на высоту h тела над поверхностью Земли, называют потенциальной энергией тела в поле силы тяжести и обозначают Еп:

Еп = mgh.                     (5.20)

Запомни
Величину, равную половине произведения коэффициента упругости k тела на квадрат удлинения или сжатия х, называют потенциальной энергией упруго деформированного тела:

потенциальной энергией упруго деформированного тела

Введя понятие потенциальной энергии, мы получаем возможность выразить работу любых консервативных сил через изменение потенциальной энергии. Под изменением величины понимают разность между её конечным и начальным значениями, поэтому Еп = Еп2 - Еп1.

Следовательно, оба уравнения (5.19) можно записать так:

А = Еп1 — Еп2 = -(Еп2 — Еп1) = -ΔЕп,                     (5.22)

откуда ΔЕп = -А.

Важно
Изменение потенциальной энергии тела равно работе консервативной силы, взятой с обратным знаком.

Например, при падении камня на Землю его потенциальная энергия убывает (ΔЕп < 0), но сила тяжести совершает положительную работу (А > 0). Следовательно, А и ΔЕп имеют противоположные знаки в соответствии с формулой (5.22).

Продолжение >>>