Визначення

Потенціа́льна ене́ргія — частина енергія фізичної системи, що виникає завдяки взаємодії між тілами, які складають систему, та із зовнішніми щодо цієї системи тілами, й зумовлена розташуванням тіл у просторі. Разом із кінетичною енергією, яка враховує не тільки положення тіл у просторі, а й рух, потенціальна енергія складає механічну енергію фізичної сиcтеми.

Потенціальна енергія матеріальної точки визначається як робота з її переміщення із точки простору, для якої визначається потенціальна енергія у якусь задану точку, потенціальна енергія якої приймається за нуль. Потенціальна енергія визначається лише для поля консервативних сил.

Потенціальна енергія здебільшого позначається літерами U або V.

Залежність потенціальної енергії матеріальної точки від просторових координат утворює скалярне поле U(\vec{r}).

Загальні відомості

Сила, яка діє на частку в полі U(\vec{r}), визначається, як

 \vec{F} = - \nabla U

Повна енергія матеріальної точки є сумою потенціальної та кінетичної енергій. Для фізичної системи, що складається з багатьох тіл повна енергія є сумою потенціальних та кінетичних енергій її складових, однак при цьому жодна взаємодія не повинна враховуватися двічі

 E = \sum_i K_i + \sum_i \sum_{j ,

де  K_i  — кінетична енергія i-того тіла системи,  V_{ij}  — потенціальна енергія j-го тіла завдяки взаємодії з i-тим.

Фізичні сили, для яких можна впровадити потенціальну енергію називаються потенціальними силами.

Значення потенціальної енегрії загалом визначене з точністю до певної сталої, водночас різниця значень потенціальної енергії частинки в різних положеннях — однозначна величина. Тому здебільшого рівень потенціальної енергії в якійсь певній точці чи при якомусь певному положенні вибирається за нульовий, а для інших точок чи положень системи потенціальна енергія відраховується від цього рівня. Наприклад, у випадку взаємодії двох часток можна вибрати за нульовий рівень потенціальну енегрію в тому випадку, коли частки рознесені на нескінченно далеку віддаль і не взаємодіють між собою. При такому виборі рівня відліку потенціальна енергія часток, які притягаються, від'ємна, а потенціальна енергія часток, що відштовхуються, додатня.

U = mgh,Потенціальна енергія тіла масою m, піднятого над поверхнею землі на висоту h дається формулою

де g — прискорення вільного падіння

Потенціальна енергія пружної деформації тонкого стрижня або пружини

U = \frac{k x^2}{2} ,

де  k  — коефіцієнт жорсткості,  x  — абсолютне видовження.

Потенціальна енергія тіла масою m в полі гравітації іншого тіла масою M при віддалі r між ними дається формулою

U = - G \frac{mM}{r},

де G — гравітаційна стала.

Потенційна енергія заряду q_1 в електростатичному полі заряду q_2 при віддалі r між ними дорівнює в системі СГСЕ

U = \frac{q_1 g_2}{r}.

Посилання

  1. Википедия - свободная энциклопедия ru.wikipedia.org

Автор

Асадов Рустам

гр. 2-ТМ-55

    
This wiki is licensed under a Creative Commons 2.0 license
XWiki Enterprise 14.5 - Documentation