Номер 3, страница 109 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Работа, мощность, энергия. Параграф 29. Энергия. Вопросы - номер 3, страница 109.

Условие.

Решение.

3. Потенциальная энергия — это энергия, которой обладает система тел (или частиц) вследствие их взаимодействия друг с другом и их взаимного расположения. Она представляет собой "запасенную" энергию, которая может быть преобразована в кинетическую энергию (энергию движения), когда тела в системе меняют свое положение под действием внутренних сил.

Таким образом, потенциальная энергия обусловлена двумя ключевыми факторами:

1. Наличием силового взаимодействия. Потенциальная энергия существует только для так называемых консервативных сил (например, гравитационных, электростатических, сил упругости). Это силы, работа которых не зависит от траектории движения тела, а определяется только его начальным и конечным положением. Именно благодаря этому свойству можно ввести понятие потенциальной энергии.

2. Взаимным расположением (конфигурацией) тел. Значение потенциальной энергии напрямую зависит от координат тел или расстояний между ними. При изменении конфигурации системы (например, при подъеме тела над Землей или сжатии пружины) изменяется и ее потенциальная энергия.

Рассмотрим несколько примеров:

Гравитационная потенциальная энергия тела массой $\text{m}$, поднятого на высоту $\text{h}$ над условным нулевым уровнем (например, поверхностью Земли), обусловлена силой гравитационного притяжения между этим телом и Землей. Она рассчитывается по формуле $E_p = mgh$, где $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Чем больше высота, тем больше потенциальная энергия.

Потенциальная энергия упругой деформации, например, сжатой или растянутой пружины, обусловлена силами упругости, возникающими при смещении частей тела (атомов и молекул) друг относительно друга. Она зависит от жесткости пружины $\text{k}$ и величины ее деформации $\text{x}$ и вычисляется по формуле $E_p = \frac{kx^2}{2}$.

Важно понимать, что физический смысл имеет не само значение потенциальной энергии, а ее изменение, так как выбор нулевого уровня для ее отсчета произволен. Изменение потенциальной энергии равно работе консервативных сил, взятой со знаком минус.

Ответ: Потенциальная энергия обусловлена взаимодействием тел (или частей одного тела) и зависит от их взаимного расположения (конфигурации).