Учебное особие по физике

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 относительно нулевого уровня до высоты (рис. 1) сила тяжести совершает работу

— потенциальная энергия тела в поле тяготения.

Тогда

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 считают равной нулю , а энергию других положений отсчитывают относительно нулевого уровня: .

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):

Рис. 2