Кинетическая энергия, потенциальная энергия

Рассмотрим случай, когда на тело массой действует постоянная сила и векторы силы и перемещения направлены вдоль одной прямой в одну сторону. В этом случае работу силы можно определить как

Модуль силы по второму закону Ньютона равен: , а модуль перемещения s при равноускоренном прямолинейном движении связан с модулями начальной и конечной скорости и ускорения а выражением:

(39)

Отсюда для работы получаем:

(40)

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела.

Кинетическая энергия обозначается буквой

(41)

Физический смысл кинетической энергии: кинетическая энергия тела, движущегося со скоростью υ, показывает, какую работу должна совершить сила, действующая на покоящееся тело, чтобы сообщить ему эту скорость.

Потенциальная энергия – это энергия взаимодействия тел.

Потенциальная энергия поднятого над Землей тела – это энергия взаимодействия тела и Земли гравитационными силами:

(42)

Потенциальная энергия упруго деформированного тела – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости:

(43)

Потенциальными называются силы, работа которых зависит только от начального и конечного положения движущейся материальной точки или тела и не зависит от формы траектории.

При замкнутой траектории работа потенциальной силы всегда равна нулю. К потенциальным силам относятся силы тяготения, силы упругости, электростатические силы и некоторые другие.

Силы, работа которых зависит от формы траектории, называются непотенциальными. При перемещении материальной точки или тела по замкнутой траектории работа непотенциальной силы не равна нулю.

Физическую величину, равную произведению массы тела на модуль ускорения свободного падения и на высоту, на которую поднято тело над поверхностью Земли, называют потенциальной энергией взаимодействия тела и Земли.

Физический смысл потенциальной энергии взаимодействия тела с Землей: потенциальная энергия тела, на которое действует сила тяжести, равна работе, совершаемой силой тяжести при перемещении тела на нулевой уровень. [6, с. 420]