Потенциальная энергия тяжести
Потенциальная энергия тяжести — это энергия, которой тело обладает из-за своего положения в поле тяжести. Вблизи поверхности Земли она равна произведению массы тела, ускорения свободного падения и высоты над выбранным уровнем отсчёта.
Формула
Если тело находится на небольшой высоте над поверхностью Земли, ускорение свободного падения можно считать постоянным: \(g \approx 9{,}8\ \text{Н/кг}\), а в школьных задачах часто принимают \(g \approx 10\ \text{Н/кг}\). Выбор нулевого уровня зависит от условия задачи: им может быть пол, поверхность стола или другая точка.
Здесь \(E_p\) — потенциальная энергия тяжести, \(m\) — масса тела, \(g\) — ускорение свободного падения, \(h\) — высота тела над нулевым уровнем. Единица измерения энергии — джоуль (Дж). При увеличении массы или высоты потенциальная энергия увеличивается.
Книга массой \(2\ \text{кг}\) лежит на полке высотой \(1{,}5\ \text{м}\). Если принять \(g=10\ \text{Н/кг}\), то её потенциальная энергия относительно пола равна \(E_p=mgh=2\cdot10\cdot1{,}5=30\ \text{Дж}\).
Потенциальная энергия тяжести зависит от положения тела, а кинетическая энергия — от его движения. Кроме того, потенциальная энергия определяется относительно выбранного уровня: важно не абсолютное значение высоты, а разность высот. Изменение потенциальной энергии связано с действием силы тяжести; при падении тела она уменьшается, а энергия движения может увеличиваться.
Как изменится потенциальная энергия тяжести тела, если его массу увеличить в 2 раза, а высоту оставить прежней?
Главное
- Потенциальная энергия тяжести — энергия тела из-за его положения в поле тяжести.
- Вблизи Земли её находят по формуле \(E_p=mgh\), где \(h\) отсчитывают от выбранного нулевого деңгейі.
- При падении потенциальная энергия уменьшается и может переходить в кинетическую энергию.