Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow КЛАСИЧНА І РЕЛЯТИВІСТСЬКА МЕХАНІКА

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ПОТЕНЦІАЛЬНА ЕНЕРГІЯ

Потенційна енергія - енергія взаємодії тіл або частинок тіла, що залежить від їх взаємного розташування. Це енергія положення, енергія конфігурації, це енергія якоїсь системи.

Ми говоримо про взаємну потенційної енергії (рис. 4.5) або: про потенційної енергії тіла масою т в полі тяжіння Землі (рис. 4.5, а ); заряду q в електричному полі інших зарядів (рис. 4.5, б); а також про потенційної енергії тіла масою т в полі пружної сили деформованої пружинки (рис. 4.5, в).

Мал. 4.5

Таким чином, кажуть, що тіло (матеріальна точка) знаходиться в полі сил або в силовому полі і його потенційна енергія W n залежить від положення цього тіла в просторі.

Поле простору, в якому сила діє на матеріальну точку, закономірно змінюється від точки до точки.

наприклад:

г піт 2

• в гравітаційному полі г = у-;

г

г , ии

• в електричному полі зарядів г ел = до - U ^ - L .

Ставлячи положення тіл в деякій системі відліку, ми можемо записати: W n = W n (x, y, z ) - функція стану. (Маю на увазі координати всіх тіл системи або координати одного тіла, якщо інші нерухомі).

Якщо в системі взаємодіючих тіл все тіла, крім одного, залишаються в покіс, то ми можемо говорити про потенційну енергії цього тіла і зміні її при русі тіла в постійному полі сил:

A W n - визначається точно, a W u - з точністю до довільної сталої (будь - яке положення системи умовно приймається за початкове).

Мірою зміни кінетичної енергії AW K - може бути робота будь-яких сил. Мірою ж зміни потенційної енергії A W n є тільки робота консервативних сил. Це пояснюється тим, що потенційна енергія залежить від пози або мірою AW n повинна бути робота сил, яка не залежить від шляху, а тільки від початкової і кінцевої конфігурації системи тел.

Що ж відбувається, коли консервативні сили здійснюють роботу? Зменшується чи збільшується потенційна енергія? Природне припущення (4.4.2) можна пояснити наступним чином. Прийнято говорити, що якщо тіло має енергію, тоді воно має здатність зробити роботу. Наприклад, робота пружної сили деформованої пружинки при се випрямленні; робота сили тяжіння опускається гирі в годиннику «ходиках» і т. п. А робота консервативних сил, що змінюють енергію, завжди призводить систему до такого стану, в якому система може залишатися скільки завгодно довго. Такий стан називається рівноважним.

Тобто робота консервативних сил дорівнює убутку потенційної енергії W n системи. Запишемо вираз для нескінченно малого (d f? N ) і кінцевого (AfV u ) зміни потенційної енергії.

Тут А - робота консервативної сили F, тому.

Значення даного інтеграла не залежить від шляху, по якому рухається тіло (частка), і визначається тільки значеннями потенційної енергії системи на початку і в кінці шляху.

 
<<   ЗМІСТ   >>