Потенциальная энергия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Потенциальная энергия U(\vec r)скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил. Зависит от положения материальных точек, составляющих систему, и характеризует работу, совершаемую полем при их перемещении[1]. Другое определение: потенциальная энергия — это функция координат, являющаяся слагаемым в лагранжиане системы, и описывающая взаимодействие элементов системы[2].

Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином.

Единицей измерения энергии в Международной системе единиц (СИ) является джоуль, а в системе СГСэрг.

О физическом смысле понятия потенциальной энергии[править | править вики-текст]

В то время, как кинетическая энергия всегда характеризует тело относительно выбранной системы отсчёта, потенциальная энергия всегда характеризует тело относительно источника силы (силового поля). Кинетическая энергия тела определяется его скоростью относительно выбранной системы отсчёта; потенциальная — расположением тел в поле.

Основной физический смысл имеет не само значение потенциальной энергии, а её изменение.

Свойства[править | править вики-текст]

Корректное определение потенциальной энергии может быть дано только в поле сил, работа которых зависит только от начального и конечного положения тела, но не от траектории его перемещения. Такие силы называются консервативными (потенциальными).

Также, потенциальная энергия является характеристикой взаимодействия нескольких тел или тела и поля.

Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурации называется нормировкой потенциальной энергии.

Любая физическая система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией.

Виды потенциальной энергии[править | править вики-текст]

В поле тяготения Земли[править | править вики-текст]

Потенциальная энергия тела \ E_p в поле тяготения Земли вблизи поверхности приближённо выражается формулой:

\ E_p=mgh

где \ mмасса тела, \ gускорение свободного падения, \ h — высота положения центра масс тела над произвольно выбранным нулевым уровнем.

В электростатическом поле[править | править вики-текст]

см. Электростатический потенциал

В механической системе[править | править вики-текст]

Потенциальная энергия упругой деформации характеризует взаимодействие между собой частей тела.

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

  1. Тарг С. М. Потенциальная энергия // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. Пойнтинга—Робертсона эффект — Стримеры. — С. 92. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  2. Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теоретическая физика. — Издание 5-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2004. — Т. I. Механика. — 224 с. — ISBN 5-9221-0055-6.