Потенциальная энергия — 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].
Виды энергии: | ||
---|---|---|
Механическая | Потенциальная Кинетическая | |
‹♦› | Внутренняя | |
Электромагнитная | Электрическая Магнитная | |
Химическая | ||
Ядерная | ||
Гравитационная | ||
Вакуума | ||
Гипотетические: | ||
Тёмная | ||
См.также:Закон сохранения энергии |
Помимо символа , для потенциальной энергии могут использоваться обозначения , и другие.
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 СГС — эрг.
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.
Кинетическая энергия системы всегда представляет собой сумму кинетических энергий точек, потенциальная энергия в общем случае существует лишь для системы в целом, и само понятие «потенциальная энергия отдельной точки системы» может быть лишено смысла[3].
Потенциальная энергия определяется с точностью до постоянного слагаемого[4] (приводимые в следующем разделе выражения для могут быть дополнены произвольным фиксированным членом ). Однако основной физический смысл имеет не само значение потенциальной энергии, а её изменение: например, сила, действующая со стороны потенциального поля на тело, записывается ( — оператор набла) как
или, в простом одномерном случае,
так что произвол выбора не сказывается.
Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли вблизи поверхности приближённо выражается формулой:
где — масса тела, — ускорение свободного падения, — высота положения центра масс тела над произвольно выбранным нулевым уровнем.
Потенциальная энергия материальной точки, несущей электрический заряд , в электростатическом поле с потенциалом составляет:
Например, если поле создаётся точечным зарядом в вакууме, то будет (записано в системе СИ), где — расстояние между зарядами и , а — электрическая постоянная.
Потенциальная энергия упругой деформации характеризует взаимодействие между собой частей тела и приближённо выражается формулой:
где — жёсткость деформированного тела, — смещение от положения равновесия.
Для улучшения этой статьи по физике желательно: |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .