1. Лекция 5.3. Страница 1. Потенциальная энергия
http://www.youtube.com/watch?v=BucTkJDsuYs "Потенциальная энергия деформированной
пружины" 46 с
Если тело может совершить работу, то оно обладает энергией.
Предположим, что некоторое тело, например тележка, съезжает с наклонной плоскости и
передвигает лежащий у её основания брусок. Говорят, что тележка совершает работу.
Действительно, она действует на брусок с некоторой силой упругости и брусок при этом
перемещается.
Потенциальной энергией называют энергию взаимодействия тел или частей тела,
зависящую от их взаимного положения.
Потенциальной энергией обладают все взаимодействующие тела.
Так, любое тело взаимодействует с Землёй, следовательно, тело и Земля обладают
потенциальной энергией. Частицы, из которых состоят тела, тоже взаимодействуют между
собой, и они также обладают потенциальной энергией.
Поскольку потенциальная энергия — это энергия взаимодействия, то она относится не к
одному телу, а к системе взаимодействующих тел. В том случае, когда мы говорим о
потенциальной энергии тела, поднятого над Землёй, систему составляют Земля и поднятое
над ней тело.
Выясним, чему равна потенциальная энергия тела, поднятого над Землёй. Для этого
найдём связь между работой силы тяжести и изменением потенциальной энергии тела.
Камень, падающий с горы (рис. 1), способен совершить работу.
Рис. 1.
Если он упадёт на сваю, то забьёт её в землю. Следовательно, камень, поднятый над
Землёй, обладает энергией.
Потенциальную энергию обозначают E p , выражают в тех же единицах, что и работу, т. е.
в джоулях (Дж).
Потенциальная энергия поднятого над Землёй тела — это энергия взаимодействия тела и
Земли гравитационными силами.
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, в частности, силы тяготения.
Рассмотрим вначале некоторое тело, находящееся в гравитационном поле Земли и найдём
потенциальную энергию взаимодействия тела с Землёй.

2. Рис. 2.
Если тело массой m поднято на высоту h над Землёй (рис. 2), то при движении
вертикально вниз сила тяжести совершает работу A = mgh. Поскольку эта работа равна
изменению энергии тела, то энергия, которой обладало тело в данном случае,
определяется взаимным положением тела и Земли. Следовательно, тело обладало
потенциальной энергией.
Будем считать потенциальную энергию тела равной нулю, если тело лежит на
поверхности Земли.
Тогда потенциальная энергия тела, поднятого над Землёй, в соответствии с
определением энергии равна работе, которая совершится при падении тела под действием
силы тяжести на поверхность Земли, т. е.
E p = mgh,
где E p — потенциальная энергия тела, измеряется в джоулях, сокращённо Дж;
m — его масса, измеряется в килограммах, сокращённо кг;
g — ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²  10 м/с²;
h — высота измеряется в метрах, сокращённо м.