Т. Гравитационная энергия

Потенциальная энергия тела при гравитационном взаимодействии

Потенциальная энергия — это энергия системы, определяемая взаимным расположением тел (или частей тела друг относительно друга) и характером сил взаимодействия между ними.

Рассмотрим вначале некоторое тело, находящееся в гравитационном поле Земли.

Рис. 1

При перемещении тела с высоты h₁ относительно нулевого уровня до высоты h₂ (рис. 1) сила тяжести совершает работу

\(~A = mgh_1 - mgh_2 = -(mgh_2 - mgh_1).\)

W_p = mgh — потенциальная энергия тела в поле тяготения.

Тогда А = -(W_p2 - W_p1) = -ΔW_p.

Изменение потенциальной энергии тела, которое находится в гравитационном поле Земли, взятое со знаком равно работе силы тяжести. Потенциальная энергия определяется с точностью до некоторой постоянной. Ее значение зависит от выбора нулевого уровня отсчета высоты. Потенциальную энергию какого-то положения (h₂ = 0) считают равной нулю (W_p2 = 0), а энергию других положений (h₁ = h) отсчитывают относительно нулевого уровня: W_p = mgh = Α.

Таким образом, потенциальная энергия в поле тяготения — это энергия, обусловленная взаимодействием тела с Землей; она зависит от их взаимного положения и равна работе, которую совершает сила тяжести при перемещении тела из данного положения на нулевой уровень.

Так как нулевой уровень выбирается произвольно, то потенциальная энергия может иметь и отрицательное значение (рис. 2): W_p1 > 0; W_p2 < 0.

Рис. 2

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 70-71.