Потенциальная энергия

Потенциальная энергия – механическая энергия системы тел, определяемая их взаимным расположением и характером сил взаимодействия между ними. Если в каждой точке пространства на помещенную туда частицу действует сила, то говорят, что частица находится в поле сил (в поле сил тяжести, в поле упругих сил, в поле сил сопротивления потока жидкости или газа).

Если взаимодействие тел осуществляется посредством силовых полей (гравитационное поле, электростатическое поле) и работа совершаемая силами поля не зависит от траектории перемещения тела, а определяется только начальным и конечным положениями тела, то такие поля называются потенциальными, а силы, действующие в них – консервативными.

Если же работа, совершаемая силой, зависит от траектории перемещения тела из одной точки в другую, то такая сила называется диссипативной (сила трения).

Тело, находясь в потенциальном поле сил обладает потенциальной энергией. Работа консервативных сил при бесконечно малом изменении конфигурации системы равна изменению потенциальной энергии

Знак» «-» появляется, так как работа совершается за счет убыли потенциальной энергии. Тогда

=

и .

Потенциальная энергия может быть определена как

.

С – постоянная интегрирования, то есть потенциальная энергия определяется с точностью до некоторой постоянной. Но это не отражается на физических законах, так как в них входит или разность потенциальных энергий в двух положениях тела или производная потенциальной энергии по координатам. Поэтому потенциальную энергию тела в каком то положении считают равной 0, а энергию отсчитывают относительно этого уровня.