Номер 3, страница 195 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Механика. Глава 4. Законы сохранения в механике. Параграф 33. Потенциальная энергия. Вопросы - номер 3, страница 195.

Условие.

3. Чему равно изменение потенциальной энергии системы тел?

Решение.

Изменение потенциальной энергии ($ΔE_p$) системы тел равно работе, совершённой консервативными силами, действующими между телами системы, взятой с противоположным знаком. Консервативными силами называют силы (например, сила тяжести, сила упругости), работа которых не зависит от траектории движения тела, а определяется только его начальным и конечным положением.

Математически это выражается формулой:

$ΔE_p = -A_{конс}$

где $ΔE_p = E_{p2} - E_{p1}$ — изменение потенциальной энергии (разность между конечной и начальной потенциальной энергией), а $A_{конс}$ — работа консервативных сил.

Следовательно, если консервативные силы совершают положительную работу ($A_{конс} > 0$), например, при падении тела в поле силы тяжести, то потенциальная энергия системы уменьшается ($ΔE_p < 0$). И наоборот, если консервативные силы совершают отрицательную работу ($A_{конс} < 0$), например, при подъёме тела против силы тяжести, то потенциальная энергия системы увеличивается ($ΔE_p > 0$).

Также изменение потенциальной энергии можно определить как работу, которую совершают внешние силы против консервативных сил для перемещения тел системы из начального положения в конечное без изменения их кинетической энергии. В этом случае:

$ΔE_p = A_{внеш}$

Например, чтобы поднять груз массой $m$ на высоту $h$, внешняя сила должна совершить работу $A_{внеш} = mgh$. Эта работа в точности равна изменению потенциальной энергии груза в поле тяжести Земли: $ΔE_p = mgh$.

Ответ: Изменение потенциальной энергии системы тел равно работе консервативных сил, действующих внутри системы, взятой с обратным знаком ($ΔE_p = -A_{конс}$), или работе внешних сил против консервативных сил по перемещению тел системы без изменения их кинетической энергии ($ΔE_p = A_{внеш}$).