Fizika kokia potenciali energija. Potenciali energija. Dviejų tipų potenciali energija

25.12.2014

32 pamoka (10 klasė)

Tema. Potenciali energija

1. Gravitacijos darbas

Apskaičiuokime darbą, šį kartą naudodami ne antrąjį Niutono dėsnį, o aiškią kūnų sąveikos jėgų, priklausančių nuo atstumų tarp jų, išraišką. Tai leis įvesti potencialios energijos sąvoką – energiją, kuri priklauso ne nuo kūnų greičių, o nuo atstumų tarp kūnų (arba nuo atstumų tarp to paties kūno dalių).
Pirmiausia apskaičiuokime darbą gravitacija kai kūnas (pavyzdžiui, akmuo) krenta vertikaliai žemyn. Iš pradžių kūnas buvo aukštyje h 1 virš Žemės paviršiaus, o paskutiniu laiko momentu – aukštyje h 2 (6.5 pav). Kūno judėjimo modulis.

Sunkio ir poslinkio vektorių kryptys sutampa. Pagal darbo apibrėžimą (žr. (6.2) formulę) turime

Tegul dabar kūnas yra išmestas vertikaliai į viršų iš taško, esančio aukštyje h 1, virš Žemės paviršiaus, ir jis pasiekė aukštį h 2 (6.6 pav). Vektoriai ir yra nukreipti priešingomis kryptimis, o poslinkio modulis . Gravitacijos darbą rašome taip:

Jei kūnas juda tiesia linija taip, kad judėjimo kryptis sudaro kampą su gravitacijos kryptimi ( 6.7 pav), tada gravitacijos atliktas darbas yra toks:

Iš stačiojo trikampio BCD aišku, kad. Vadinasi,

Formulės (6.12), (6.13), (6.14) leidžia pastebėti svarbų dėsningumą. Kai kūnas juda tiesia linija, gravitacijos atliktas darbas kiekvienu atveju yra lygus skirtumui tarp dviejų dydžio verčių, priklausančių nuo kūno padėties pradiniu ir paskutiniu laiko momentu. Šios pozicijos nustatomos pagal aukštį h 1 Ir h 2 kūnai virš Žemės paviršiaus.
Be to, gravitacijos atliekamas darbas judant masės kūnui m iš vienos padėties į kitą nepriklauso nuo trajektorijos, kuria juda kūnas, formos. Iš tiesų, jei kūnas juda išilgai kreivės Saulė (6.8 pav), tada pateikę šią kreivę laiptuotos linijos, susidedančios iš trumpo ilgio vertikalių ir horizontalių atkarpų, pavidalu, matome, kad horizontaliose atkarpose gravitacijos darbas yra lygus nuliui, nes jėga yra statmena poslinkiui, o suma darbo vertikaliose atkarpose yra lygus atliktam darbui, kuris būtų gravitacijos jėga judant kūną vertikaliu ilgio segmentu val. 1 val. 2 val.

Taigi darbas, atliktas judant kreive, yra Saulė yra lygus:

Kai kūnas juda uždara trajektorija, gravitacijos darbas yra lygus nuliui. Tiesą sakant, leiskite kūnui judėti uždaru kontūru VSDMV (6.9 pav). Aikštelėse Saulė Ir DM gravitacijos jėga atlieka darbą, kuris yra lygus absoliučia verte, bet priešingas pagal ženklą. Šių darbų suma lygi nuliui. Vadinasi, gravitacijos darbas visame uždarame kontūre taip pat lygus nuliui.

Jėgos, turinčios tokias savybes, vadinamos konservatyvus.
Taigi, gravitacijos darbas nepriklauso nuo kūno trajektorijos formos; jį lemia tik pradinė ir galutinė kūno padėtis. Kai kūnas juda uždaru keliu, gravitacijos darbas yra lygus nuliui.

2. Tamprumo jėgos darbas

Kaip ir gravitacija, elastinė jėga taip pat yra konservatyvi. Norėdami tai patikrinti, apskaičiuokime spyruoklės atliktą darbą perkeliant krovinį.
6.10a paveiksle parodyta spyruoklė, kurios vienas galas pritvirtintas, o prie kito galo pritvirtintas rutulys. Jei spyruoklė ištempta, ji rutulį veikia jėga ( 6.10 pav., b), nukreiptas į rutulio pusiausvyros padėtį, kurioje spyruoklė nėra deformuota. Pradinis spyruoklės pailgėjimas yra . Apskaičiuokime darbą, kurį atlieka tamprumo jėga judant rutuliui iš taško su koordinatėmis x 1 iki taško su koordinatėmis x 2. Iš 6.10 pav. c aišku, kad poslinkio modulis yra lygus:

kur yra galutinis spyruoklės pailgėjimas.

Neįmanoma apskaičiuoti tamprumo jėgos darbo naudojant (6.2) formulę, nes ši formulė galioja tik pastoviai jėgai, o tamprumo jėga nelieka pastovi, kai keičiasi spyruoklės deformacija. Tamprumo jėgos darbui apskaičiuoti naudosime tamprumo jėgos modulio priklausomybės nuo rutulio koordinačių grafiką ( 6.11 pav).

Esant pastoviai jėgos projekcijos į jėgos taikymo taško poslinkį vertei, jos darbą galima nustatyti iš priklausomybės grafiko Fxx ir kad šis darbas yra skaitiniu būdu lygus stačiakampio plotui. Su savavališka priklausomybe Fxx, padalijus poslinkį į mažus segmentus, kurių kiekvienoje jėga gali būti laikoma pastovia, pamatysime, kad darbas bus skaitiniu būdu lygus trapecijos plotui.
Mūsų pavyzdyje tamprumo jėgos darbas judant jos taikymo tašką skaičiais lygus trapecijos plotui BCDM. Vadinasi,

Pagal Huko dėsnį ir . Šias jėgų išraiškas pakeičiant į (6.17) lygtį ir atsižvelgiant į tai , gauname

Arba pagaliau

Svarstėme atvejį, kai tamprumo jėgos ir kūno poslinkio kryptys sutampa: . Tačiau būtų galima rasti tamprumo jėgos darbą, kai jos kryptis yra priešinga kūno judėjimui arba sudaro su juo savavališką kampą, taip pat kai kūnas juda savavališkos formos kreive.
Visais šiais atvejais kūno judesiai veikiami tamprumo jėgos gautume tą pačią darbo formulę (6.18). Tamprių jėgų darbas priklauso tik nuo spyruoklės deformacijos tiek pradinėje, tiek galutinėje būsenoje.
Taigi tamprumo jėgos darbas nepriklauso nuo trajektorijos formos ir, kaip ir gravitacija, tamprumo jėga yra konservatyvi.

3. Potenciali energija

Taikant antrąjį Niutono dėsnį, kad judančio kūno atveju bet kokios prigimties jėgų darbas gali būti pavaizduotas kaip skirtumas tarp dviejų tam tikro dydžio verčių, priklausančių nuo kūno greičio – skirtumas tarp dydžių. kūno kinetinės energijos paskutiniais ir pradiniais laiko momentais:

Jei kūnų sąveikos jėgos yra konservatyvios, tada, naudojant aiškias jėgų išraiškas, parodėme, kad tokių jėgų darbas taip pat gali būti pavaizduotas kaip skirtumas tarp dviejų tam tikro dydžio verčių, priklausomai nuo santykinės jėgų padėties. kūnai (arba vieno kūno dalys):

Čia yra aukščiai h 1 Ir h 2 nustatyti santykinę kūno ir Žemės padėtį bei pailgėjimus ir nustatyti deformuotos spyruoklės posūkių santykinę padėtį (arba kito elastingo kūno deformacijų reikšmes).
Reikšmė, lygi kūno masės sandaugai mį laisvojo kritimo pagreitį g ir į aukštį h virš Žemės paviršiaus esantys kūnai vadinami potenciali kūno ir Žemės sąveikos energija(iš lotyniško žodžio „potencija“ - padėtis, galimybė).
Sutikime potencialią energiją žymėti raide E p:

Vertė, lygi pusei elastingumo koeficiento sandaugos k vadinamas kūnas vienam deformacijos kvadratui tampriai deformuoto kūno potencinė energija:

Abiem atvejais potenciali energija nustatoma pagal sistemos kūnų arba vieno kūno dalių išsidėstymą vienas kito atžvilgiu.
Įvesdami potencialios energijos sąvoką, mes galime išreikšti bet kokių konservatyvių jėgų darbą per potencialios energijos pokyčius. Kiekio pokytis suprantamas kaip skirtumas tarp jo galutinės ir pradinės reikšmės, todėl .
Todėl abi lygtis (6.20) galima parašyti taip:

kur .
Kūno potencinės energijos pokytis lygus konservatyvios jėgos atliktam darbui, paimtam su priešingu ženklu.
Ši formulė leidžia mums pateikti bendrą potencialios energijos apibrėžimą.
Potenciali energija sistema – tai nuo kūnų padėties priklausantis dydis, kurio pokytis sistemai pereinant iš pradinės būsenos į galutinę būseną yra lygus sistemos vidinių konservatyviųjų jėgų darbui, paimtam priešingu ženklu.
„-“ ženklas formulėje (6.23) nereiškia, kad konservatyvių jėgų darbas visada yra neigiamas. Tai tik reiškia, kad potencialios energijos pokytis ir jėgų darbas sistemoje visada turi priešingus požymius.
Pavyzdžiui, kai akmuo nukrenta į Žemę, jo potenciali energija sumažėja, tačiau gravitacija atlieka teigiamą darbą ( A>0). Vadinasi, A ir turi priešingus ženklus pagal (6.23) formulę.
Nulinis potencialios energijos lygis. Pagal (6.23) lygtį konservatyvių sąveikos jėgų darbas lemia ne pačią potencialią energiją, o jos kitimą.
Kadangi darbas lemia tik potencialios energijos kitimą, tai tik energijos pokytis mechanikoje turi fizinę reikšmę. Todėl galite savavališkai pasirinkti sistemos būsena, kurioje jos potenciali energija skaičiuoja lygus nuliui. Ši būsena atitinka nulinį potencialios energijos lygį. Ne vieną reiškinį gamtoje ar technikoje lemia pati potencialios energijos vertė. Svarbus yra skirtumas tarp potencialios energijos verčių galutinėje ir pradinėje kūnų sistemos būsenose.
Nulinis lygis pasirenkamas įvairiais būdais ir jį lemia tik patogumo sumetimai, tai yra, lygties, išreiškiančios energijos tvermės dėsnį, rašymo paprastumas.
Paprastai sistemos būsena su minimalia energija pasirenkama kaip būsena su nuline potencine energija. Tada potenciali energija visada yra teigiama arba lygi nuliui.
Taigi, sistemos „kūnas - Žemė“ potenciali energija yra dydis, priklausantis nuo kūno padėties Žemės atžvilgiu, lygus konservatyvios jėgos darbui, judant kūną iš taško, kuriame jis yra, į taškas, atitinkantis nulinį sistemos potencialios energijos lygį.
Spyruoklei potenciali energija yra minimali, jei nėra deformacijos, o „akmens-žemės“ sistemai - kai akmuo guli ant Žemės paviršiaus. Todėl pirmuoju atveju , o antruoju atveju . Tačiau prie šių išraiškų galite pridėti bet kokią pastovią reikšmę C, ir tai nieko nepakeis. Galima manyti, kad.
Jei antruoju atveju įdėsime , tai reikš, kad „akmuo-žemės“ sistemos nulinis energijos lygis laikomas energija, atitinkančia akmens padėtį aukštyje. h 0 virš Žemės paviršiaus.
Izoliuota kūnų sistema linkusi į būseną, kurioje jos potenciali energija yra minimali.
Jei nelaikote kūno, jis nukrenta ant žemės ( h=0); Jei atleisite ištemptą ar suspaustą spyruoklę, ji grįš į nedeformuotą būseną.
Jei jėgos priklauso tik nuo atstumų tarp sistemos kūnų, tai šių jėgų darbas nepriklauso nuo trajektorijos formos. Todėl darbas gali būti pavaizduotas kaip skirtumas tarp tam tikros funkcijos, vadinamos potencialia energija, verčių galutinėje ir pradinėje sistemos būsenose. Sistemos potencinės energijos reikšmė priklauso nuo veikiančių jėgų pobūdžio, o jai nustatyti būtina nurodyti nulinį atskaitos lygį.

IR gauti dvi nemokamas pamokas SkyEng anglų kalbos mokykloje!
Aš pats ten mokausi - labai šaunu. Yra progresas.

Programoje galite išmokti žodžių, lavinti klausymą ir tarimą.

Išbandykite. Dvi pamokos nemokamos naudojant mano nuorodą!
Spustelėkite

Norint padidinti kūno atstumą nuo Žemės centro (kūną pakelti), reikia su juo dirbti. Šis darbas prieš gravitaciją yra saugomas potencialios kūno energijos pavidalu.

Norėdami suprasti, kas tai yra potenciali energija kūnu, rasime gravitacijos atliekamą darbą, judindami m masės kūną vertikaliai žemyn iš aukščio virš Žemės paviršiaus į aukštį .

Jei skirtumas yra nereikšmingas, lyginant su atstumu iki Žemės centro, tai gravitacinė jėga kūno judėjimo metu gali būti laikoma pastovia ir lygi mg.

Kadangi poslinkis sutampa su gravitacijos vektoriumi, paaiškėja, kad gravitacijos darbas yra lygus

Iš paskutinės formulės aišku, kad gravitacijos darbas perkeliant materialųjį masės tašką m į Žemės gravitacinį lauką yra lygus dviejų tam tikro dydžio mgh verčių skirtumui. Kadangi darbas yra energijos pokyčio matas, dešinėje formulės pusėje yra skirtumas tarp dviejų šio kūno energijos verčių. Tai reiškia, kad vertė mgh reiškia energiją, atsirandančią dėl kūno padėties Žemės gravitaciniame lauke.

Energija, kurią sukelia sąveikaujančių kūnų (arba vieno kūno dalių) santykinė padėtis, vadinama potencialą ir žymimas Wp. Todėl kūnui, esančiam Žemės gravitaciniame lauke,

Gravitacijos atliktas darbas lygus pokyčiui kūno potenciali energija, paimtas su priešingu ženklu.

Gravitacijos darbas nepriklauso nuo kūno trajektorijos ir visada yra lygus gravitacijos modulio sandaugai ir aukščių skirtumui pradinėje ir galutinėje padėtyse

Reikšmė potenciali energija virš Žemės pakelto kūno dydis priklauso nuo nulinio lygio pasirinkimo, tai yra nuo aukščio, kuriame potenciali energija laikoma nuliu. Paprastai manoma, kad kūno, esančio Žemės paviršiuje, potencinė energija yra lygi nuliui.

Su šiuo nulinio lygio pasirinkimu kūno potenciali energija, esantis aukštyje h virš Žemės paviršiaus, yra lygus kūno masės sandaugai pagal gravitacinio pagreičio modulį ir atstumą nuo Žemės paviršiaus:

Iš viso to, kas išdėstyta pirmiau, galime padaryti tokias išvadas: kūno potencinė energija priklauso tik nuo dviejų dydžių, būtent: nuo paties kūno masės ir aukščio, iki kurio šis kūnas pakeltas. Kūno judėjimo trajektorija niekaip neįtakoja potencialios energijos.

Fizinis dydis, lygus pusei kūno standumo sandaugos iš jo deformacijos kvadrato, vadinamas tampriai deformuoto kūno potencine energija:

Tampriai deformuoto kūno potenciali energija lygi tamprios jėgos atliekamam darbui, kūnui pereinant į būseną, kurioje deformacija lygi nuliui.

Taip pat yra:

Kinetinė energija

Formulėje, kurią naudojome:

Potenciali energija

Energija yra skaliarinis dydis. SI energijos vienetas yra Džaulis.

Kinetinė ir potenciali energija

Yra dvi energijos rūšys – kinetinė ir potencialinė.

APIBRĖŽIMAS

Kinetinė energija- tai energija, kurią kūnas turi dėl savo judėjimo:

APIBRĖŽIMAS

Potenciali energija yra energija, kurią lemia santykinė kūnų padėtis, taip pat šių kūnų sąveikos jėgų pobūdis.

Potenciali energija Žemės gravitaciniame lauke yra energija, atsirandanti dėl gravitacinės kūno sąveikos su Žeme. Jis nustatomas pagal kūno padėtį Žemės atžvilgiu ir yra lygus darbui, kai kūnas perkeliamas iš tam tikros padėties į nulinį lygį:

Potenciali energija yra energija, kurią sukelia kūno dalių sąveika viena su kita. Jis lygus išorinių jėgų darbui nedeformuotos spyruoklės įtempime (suspaudime) dydžiu:

Kūnas vienu metu gali turėti ir kinetinę, ir potencialią energiją.

Kūno ar kūnų sistemos bendra mechaninė energija yra lygi kūno (kūnų sistemos) kinetinės ir potencinės energijų sumai:

Energijos tvermės dėsnis

Uždarai kūnų sistemai galioja energijos tvermės dėsnis:

Pavyzdžiui, kai kūną (ar kūnų sistemą) veikia išorinės jėgos, mechaninės energijos tvermės dėsnis netenkinamas. Šiuo atveju kūno (kūnų sistemos) suminės mechaninės energijos pokytis yra lygus išorinėms jėgoms:

Energijos tvermės dėsnis leidžia nustatyti kiekybinį ryšį tarp įvairių materijos judėjimo formų. Kaip ir , jis galioja ne tik, bet ir visiems gamtos reiškiniams. Energijos tvermės dėsnis sako, kad energija gamtoje negali būti sunaikinta, kaip ji negali būti sukurta iš nieko.

Bendriausia forma energijos tvermės dėsnį galima suformuluoti taip:

  • Energija gamtoje neišnyksta ir vėl nesusikuria, o tik virsta iš vienos rūšies į kitą.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimai 400 m/s greičiu skriejanti kulka atsitrenkia į molinį veleną ir nukeliauja 0,5 m iki sustojimo. Nustatykite veleno pasipriešinimą kulkos judėjimui, jei jos masė 24 g.
Sprendimas Veleno tempimo jėga yra išorinė jėga, todėl šios jėgos atliktas darbas yra lygus kulkos kinetinės energijos pokyčiui:

Kadangi veleno pasipriešinimo jėga yra priešinga kulkos judėjimo krypčiai, šios jėgos atliekamas darbas:

Kulkos kinetinės energijos pokytis:

Taigi, galime rašyti:

iš kur atsiranda žemės pylimo pasipriešinimo jėga:

Perverskime vienetus į SI sistemą: g kg.

Apskaičiuokime pasipriešinimo jėgą:

Atsakymas Veleno pasipriešinimo jėga yra 3,8 kN.

2 PAVYZDYS

Pratimai 0,5 kg sveriantis krovinys iš tam tikro aukščio krenta ant 1 kg sveriančios plokštės, sumontuotos ant spyruoklės, kurios standumo koeficientas 980 N/m. Nustatykite didžiausio spyruoklės suspaudimo dydį, jei smūgio momentu apkrovos greitis būtų 5 m/s. Smūgis yra neelastingas.
Sprendimas Užrašykime apkrovą + plokštelę uždarai sistemai. Kadangi smūgis yra neelastingas, turime:

iš kur atsiranda plokštės greitis su apkrova po smūgio:

Pagal energijos tvermės dėsnį bendra apkrovos mechaninė energija kartu su plokšte po smūgio yra lygi suspaustos spyruoklės potencinei energijai:

Kinetinė energija mechaninės sistemos yra šios sistemos mechaninio judėjimo energija.

Jėga F, veikdamas ramybės būsenoje esantį kūną ir priversdamas jį judėti, atlieka darbą, o judančio kūno energija didėja sunaudojamo darbo kiekiu. Taigi darbas dA stiprumo F keliu, kurį kūnas praėjo padidindamas greitį nuo 0 iki v, jis eina didinti kinetinę energiją dT kūnai, t.y.

Naudojant antrąjį Niutono dėsnį F=md v/dt

ir padauginus abi lygybės puses iš poslinkio d r, gauname

F d r=m(d v/dt)dr=dA

Taigi masės kūnas T, juda greičiu v, turi kinetinę energiją

T = tv 2 /2. (12.1)

Iš (12.1) formulės aišku, kad kinetinė energija priklauso tik nuo kūno masės ir greičio, tai yra, sistemos kinetinė energija yra jos judėjimo būsenos funkcija.

Išvedant (12.1) formulę buvo daroma prielaida, kad judėjimas buvo nagrinėjamas inercinėje atskaitos sistemoje, nes kitaip Niutono dėsnių naudoti būtų neįmanoma. Skirtingose ​​inercinėse atskaitos sistemose, judančiose viena kitos atžvilgiu, kūno greitis, taigi ir jo kinetinė energija, nebus vienodas. Taigi, kinetinė energija priklauso nuo atskaitos rėmo pasirinkimo.

Potenciali energija - kūnų sistemos mechaninė energija, nulemta jų tarpusavio išsidėstymo ir tarpusavio sąveikos jėgų pobūdžio.

Tegul kūnų sąveika vyksta per jėgų laukus (pavyzdžiui, tamprumo jėgų lauką, gravitacinių jėgų lauką), pasižyminčius tuo, kad veikiančių jėgų atliekamas darbas perkeliant kūną iš vienos padėties į kitą atlieka nepriklauso nuo trajektorijos, kuria šis judėjimas įvyko, ir priklauso tik nuo pradžios ir pabaigos padėčių. Tokie laukai vadinami potencialas, o juose veikiančios jėgos yra konservatyvus. Jei jėgos atliktas darbas priklauso nuo kūno judėjimo iš vieno taško į kitą trajektorijos, tai tokia jėga vadinama išsklaidymo; to pavyzdys yra trinties jėga.

Kūnas, būdamas potencialiame jėgų lauke, turi potencinę energiją II. Konservatyvių jėgų atliktas darbas elementaraus (begalinio mažo) sistemos konfigūracijos pakeitimo metu yra lygus potencialios energijos padidėjimui, paimtam su minuso ženklu, nes darbas atliekamas dėl potencinės energijos sumažėjimo:

Darbas d A išreikštas jėgos taškine sandauga F perkelti d r o išraišką (12.2) galima parašyti kaip

F d r=-dP. (12.3)

Todėl, jei funkcija P( r), tada iš (12.3) formulės galima rasti jėgą F pagal modulį ir kryptį.

Potenciali energija gali būti nustatyta remiantis (12.3) as

kur C yra integravimo konstanta, ty potenciali energija nustatoma iki kokios nors savavališkos konstantos. Tačiau tai neatsispindi fiziniuose dėsniuose, nes jie apima arba potencialių energijų skirtumą dviejose kūno padėtyse, arba P išvestinę koordinačių atžvilgiu. Todėl tam tikroje padėtyje esančio kūno potenciali energija laikoma lygi nuliui (pasirenkamas nulinis atskaitos lygis), o kūno energija kitose padėtyse matuojama nulinio lygio atžvilgiu. Konservatyvioms jėgoms

arba vektorine forma

F=-gradP, (12.4) kur

(i, j, k- koordinačių ašių vienetiniai vektoriai). Išreiškimu (12.5) apibrėžtas vektorius vadinamas skaliaro P gradientas.

Jai kartu su žymėjimu grad P taip pat naudojamas žymėjimas P.  („nabla“) reiškia simbolinį vektorių, vadinamą operatoriusHamiltonas arba per nabla operatorių:

Konkreti funkcijos P forma priklauso nuo jėgos lauko pobūdžio. Pavyzdžiui, masės kūno potencinė energija T, pakeltas į aukštį h virš Žemės paviršiaus yra lygus

P = mgh,(12.7)

kur yra aukštis h matuojamas nuo nulinio lygio, kuriam P 0 = 0. Išraiška (12.7) tiesiogiai išplaukia iš to, kad potencinė energija yra lygi gravitacijos atliekamam darbui, kūnui krentant iš aukščio hį Žemės paviršių.

Kadangi kilmė pasirenkama savavališkai, potenciali energija gali turėti neigiamą reikšmę (kinetinė energija visada yra teigiama. !} Jei Žemės paviršiuje gulinčio kūno potencinę energiją laikysime nuliu, tai kūno, esančio veleno apačioje, potencinę energiją (gylis h"), P = - mgh".

Raskime tampriai deformuoto kūno (spyruoklės) potencinę energiją. Tamprumo jėga yra proporcinga deformacijai:

F X kontroliuoti = -kx,

Kur F x kontroliuoti - tamprumo jėgos projekcija į ašį X;k- elastingumo koeficientas(pavasariui - standumas), o minuso ženklas tai rodo F x kontroliuoti nukreipta priešinga deformacijai kryptimi X.

Pagal trečiąjį Niutono dėsnį deformuojanti jėga yra lygi tamprios jėgos dydžiui ir nukreipta jai priešingai, t.y.

F x =-F x kontroliuoti =kx Elementarus darbas dA, atliekama jėga F x esant be galo mažai deformacijai dx, yra lygus

dA = F x dx = kxdx,

pilną darbą

eina, kad padidintų potencinę spyruoklės energiją. Taigi tampriai deformuoto kūno potencinė energija

P =kx 2 /2.

Sistemos potenciali energija, kaip ir kinetinė energija, yra sistemos būsenos funkcija. Tai priklauso tik nuo sistemos konfigūracijos ir jos padėties išorinių kūnų atžvilgiu.

Bendra sistemos mechaninė energija- mechaninio judėjimo ir sąveikos energija:

y., lygi kinetinės ir potencinės energijų sumai.

Inžinierius ir fizikas Williamas Rankine'as.

SI energijos vienetas yra Džaulis.

Manoma, kad tam tikros erdvės kūnų konfigūracijos potenciali energija yra lygi nuliui, kurios pasirinkimą lemia tolesnių skaičiavimų patogumas. Šios konfigūracijos pasirinkimo procesas vadinamas potencialios energijos normalizavimas.

Teisingas potencialios energijos apibrėžimas gali būti pateiktas tik jėgų lauke, kurio darbas priklauso tik nuo pradinės ir galutinės kūno padėties, bet ne nuo jo judėjimo trajektorijos. Tokios jėgos vadinamos konservatyviomis.

Taip pat potenciali energija yra kelių kūnų arba kūno ir lauko sąveikos charakteristika.

Bet kuri fizinė sistema yra linkusi į būseną su mažiausia potencialia energija.

Potenciali tampriosios deformacijos energija apibūdina kūno dalių sąveiką.

Potenciali energija Žemės gravitaciniame lauke

Potenciali energija Žemės gravitaciniame lauke šalia paviršiaus apytiksliai išreiškiama formule:

kur yra kūno masė, yra gravitacijos pagreitis, yra kūno masės centro aukštis virš savavališkai pasirinkto nulinio lygio.

Apie potencialios energijos sąvokos fizinę reikšmę

  • Jei kinetinę energiją galima nustatyti vienam atskiram kūnui, tai potencinė energija visada apibūdina bent du kūnus arba kūno padėtį išoriniame lauke.
  • Kinetinei energijai būdingas greitis; potencialas – pagal santykinę kūnų padėtį.
  • Pagrindinė fizinė reikšmė yra ne pačios potencialios energijos vertė, o jos kitimas.

Taip pat žr

Nuorodos


Wikimedia fondas.

2010 m.

    potenciali energija Pažiūrėkite, kas yra „potenciali energija“ kituose žodynuose: - Energija, kurią objektas turi dėl savo padėties geopotencialiame lauke. Pavyzdžiui, iš pradžių stratifikuoto vandens stulpelio potenciali energija didėja, kai vėjo energija ją maišo ir atlieka sūresnę... ...

    Techninis vertėjo vadovas POTENCIALI ENERGIJA - kūnų sąveikos energija; yra visos fizinės mechaninės energijos dalis. sistema, kuri priklauso nuo jos dalelių santykinės padėties ir nuo jų padėties išoriniame jėgos lauke (pavyzdžiui, gravitaciniame); kita visos mechaninės sistemos dalis yra ... ...

    Didžioji politechnikos enciklopedija POTENCINĖ ENERGIJA, ENERGIJOS rūšis, kurią kūnas turi dėl savo padėties tam tikrame aukštyje Žemės GRAVITACINIAME LAUKE. Potenciali energija taip pat yra energija, sukaupta sistemoje, pavyzdžiui, suspaustoje spyruoklėje arba ... ...

    Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas Dalis bendrosios mechaninės sistemos energija, priklausomai nuo santykinės šią sistemą sudarančių materialių taškų padėties ir jų išorinės padėties. jėgos laukas (pavyzdžiui, gravitacinis; (žr. FIZINIAI LAUKAI). Skaičiai, sistemos P. e. duotoje ... ...

    potenciali energija Fizinė enciklopedija - ▲ energetinė jėga, fizikinis laukas kinetinė energija potenciali energijos energija priklausomai nuo padėties išoriniame jėgos lauke. ↓ kalorijų kiekis. sprogimas. sprogti...

    Ideografinis rusų kalbos žodynas POTENCINĖ energija, visos sistemos mechaninės energijos dalis, priklausanti nuo jos dalelių santykinės padėties ir nuo jų padėties išorinės jėgos (pavyzdžiui, gravitaciniame) lauke. Apibendrinant su kinetine energija, potenciali energija yra ... ...

    Potenciali energija- POTENCINĖ ENERGIJA, visos sistemos mechaninės energijos dalis, priklausanti nuo jos dalelių santykinės padėties ir jų padėties išorinės jėgos (pavyzdžiui, gravitaciniame) lauke. Apibendrinant su kinetine energija, potenciali energija yra ... ... Iliustruotas enciklopedinis žodynas

    Sistemos visos mechaninės energijos dalis, priklausanti nuo jos dalelių santykinės padėties ir nuo jų padėties išorinės jėgos (pavyzdžiui, gravitaciniame) lauke... Didysis enciklopedinis žodynas

    potenciali energija- dalis visos sistemos mechaninės energijos, priklausomai nuo santykinės šią sistemą sudarančių dalelių padėties ir jų padėties išoriniame jėgos lauke (pavyzdžiui, gravitacinėje). Skaitmeniškai sistemos potenciali energija lygi... ... Enciklopedinis metalurgijos žodynas

    Sistemos bendrosios mechaninės energijos dalis, priklausanti nuo jos dalelių santykinės padėties ir padėties išorinės jėgos (pavyzdžiui, gravitaciniame) lauke. * * * POTENCIALI ENERGIJA POTENCIALI ENERGIJA, visos mechaninės energijos dalis... ... Enciklopedinis žodynas

Knygos

  • Potenciali nukleonų elektrinių krūvių ir nukleonų asociacijų sąveikos energija jų artėjimo metu, V.I., Pirmoje knygos dalyje nagrinėjama nukleonų elektrinių krūvių ir nukleonų asociacijų potencialios energijos priklausomybė. jų požiūrio variantai,...


Atsitiktiniai straipsniai

Aukštyn