Potencijalna energija

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Potencijalna energija - skalarna fizička veličina , koja je dio ukupne mehaničke energije sustava, koja je u polju konzervativnih sila .

Potencijalna energija ovisi o položaju materijalnih točaka koje čine sustav, a karakterizira rad koji izvrši polje kada se pomiču [1] . Druga definicija: potencijalna energija je funkcija koordinata, što je pojam u Lagrangianu sustava i opisuje interakciju elemenata sustava [2] .

Vrste energije :
Atwood stroj.svg Mehanički Potencijal
Kinetički
Unutarnji
Sunčani kutak.svg Elektromagnetski Električni
Magnetski
Logo portala za naftu i plin.PNG Kemijski
Simbol zračenja zamjenski.svg Nuklearni
Gravitacijski
Vakuum
Hipotetski:
Tamno
Vidi također: Zakon održanja energije

U formulama je uobičajeno potencijalnu energiju označavati slovom ali se može koristiti i notacija , drugo.

Termin "potencijalna energija" skovao je u 19. stoljeću škotski inženjer i fizičar William Rankin .

Mjerna jedinica potencijalne energije u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) je džul , a u CGS sustavu - erg .

Interakcija tijela može se opisati ili uz pomoć sila, ili (u slučaju konzervativnih sila) uz pomoć potencijalne energije kao funkcije koordinata. U kvantnoj mehanici koristi se samo druga metoda: potencijalna energija međudjelujućih čestica pojavljuje se u njezinim jednadžbama gibanja [3] .

O fizičkom značenju pojma potencijalne energije

U potencijalnom polju radite na pomicanju naboja iz točke točno ne ovisi o putanji kretanja

Dok kinetička energija karakterizira tijelo u odnosu na odabrani referentni okvir , potencijalna energija karakterizira tijelo u odnosu na izvor sile ( polje sile). Ako je kinetička energija tijela određena njegovom brzinom u odnosu na odabrani referentni okvir, tada je potencijalna energija određena položajem tijela u polju.

Kinetička energija sustava uvijek je zbroj kinetičkih energija točaka. Potencijalna energija u općem slučaju postoji samo za sustav kao cjelinu, a sam koncept “potencijalne energije pojedine točke sustava” može biti besmislen [4] .

Potencijalna energija se određuje do konstantnog člana [5] (izrazi za može se dopuniti proizvoljnim fiksnim pojmom ). Međutim, glavno fizičko značenje nije vrijednost same potencijalne energije, već njezina promjena: na primjer, zapisuje se sila koja djeluje sa strane potencijalnog polja na tijelo ( - operater nabla ) as

,

odnosno jednaka je gradijentu potencijalnog polja uzetog s suprotnim predznakom.

U jednodimenzionalnom slučaju, projekcija sile na os bit će jednaki

,

pa samovolja ne utječe. Obično, radi praktičnosti, odaberite na beskonačnoj udaljenosti od sustava.

Moguće vrste energije

U gravitacionom polju zemlje

Potencijalna energija tijela u gravitacijskom polju Zemlje blizu površine približno se izražava formulom:

gdje - tjelesna težina,
- ubrzanje slobodnog pada ,
- visina položaja središta mase tijela iznad proizvoljno odabrane nulte razine.

U elektrostatičkom polju

Potencijalna energija materijalne točke koja nosi električni naboj , u elektrostatičkom polju s potencijalom je:

Na primjer, ako je polje stvoreno točkastim nabojem u vakuumu, bit će (zapisano u SI sustavu), gdje - udaljenost između naboja i , a - električna konstanta .

U mehaničkom sustavu

Potencijalna energija elastične deformacije karakterizira interakciju dijelova tijela jedan s drugim i, u granicama primjenjivosti Hookeovog zakona, približno se izražava formulom:

gdje - krutost deformiranog tijela,
- pomak iz ravnotežnog položaja.

vidi također

Linkovi

  1. Targ S.M. Potencijalna energija // Physical encyclopedia / Ch. izd. A.M. Prohorov . - M .: Velika ruska enciklopedija , 1994. - V. 4. Poynting-Robertsonov efekt - Streamers. - S. 92 .-- 704 str. - 40.000 primjeraka - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. Landau, L. D. , Lifshits, E. M. Teorijska fizika . - Izdanje 5, stereotipno. - M .: Fizmatlit, 2004. - T. I. Mehanika. - 224 str. - ISBN 5-9221-0055-6 .
  3. Sivukhin D.V. Opći tečaj fizike. Mehanika. - M., Nauka, 1979. - Naklada 50 000 primjeraka. - Sa. 159
  4. Aizerman M.A. Klasična mehanika. - M., Znanost, 1980 .-- str. 76-77 (prikaz, stručni).
  5. Ignatov S.K. Mehanika. Tečaj predavanja za studente kemijskih specijalnosti . - Izdavačka kuća UNN (Nižnji Novgorod), 2010. - P. 50-51.