Номер 1, страница 113 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. Какую энергию называют потенциальной?

1. Потенциальная энергия — это часть полной механической энергии системы, представляющая собой энергию взаимодействия тел или частей одного тела. Она зависит от взаимного расположения тел (или частей тела) и от характера сил взаимодействия между ними.

В отличие от кинетической энергии, которая является энергией движения, потенциальная энергия — это «скрытая» или «запасенная» энергия, которая может быть преобразована в кинетическую энергию или работу. Важно понимать, что потенциальная энергия является характеристикой не отдельного тела, а системы взаимодействующих тел.

Существует несколько видов потенциальной энергии, наиболее известные из которых:

• Гравитационная потенциальная энергия: Это энергия, которой обладает тело, находящееся в поле тяготения другого тела (например, Земли). Для тела массой $m$, поднятого на высоту $h$ над некоторым условным нулевым уровнем (например, поверхностью Земли), в однородном гравитационном поле с ускорением свободного падения $g$ она вычисляется по формуле:

  $E_p = mgh$

  Здесь выбор нулевого уровня произволен, и значение имеет лишь изменение потенциальной энергии при перемещении тела.

• Эластичная (упругая) потенциальная энергия: Это энергия, запасенная в упруго деформированном теле, например, в сжатой или растянутой пружине. Она зависит от жесткости тела и величины его деформации. Для пружины с жесткостью $k$, растянутой или сжатой на величину $x$ от положения равновесия, потенциальная энергия равна:

  $E_p = \frac{kx^2}{2}$

• Электростатическая потенциальная энергия: Это энергия взаимодействия электрических зарядов. Например, для системы из двух точечных зарядов $q_1$ и $q_2$, находящихся на расстоянии $r$ друг от друга, она определяется как:

  $E_p = k \frac{q_1 q_2}{r}$

  где $k$ — коэффициент пропорциональности в законе Кулона.

Работа, совершаемая консервативными силами (такими как сила тяжести или сила упругости), равна изменению потенциальной энергии системы, взятому с обратным знаком: $A = -\Delta E_p$. Это означает, что при уменьшении потенциальной энергии система совершает положительную работу, и наоборот.

Ответ: Потенциальная энергия — это энергия, которая определяется взаимным расположением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Она представляет собой запасенную энергию, которая может быть преобразована в другие виды энергии (например, в кинетическую) при изменении конфигурации системы. Примерами служат гравитационная потенциальная энергия тела, поднятого над землей, и энергия упруго деформированной пружины.