Урок 116. Работа силы тяжести. Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей

• На прошлом уроке обсуждалась работа силы тяжести, силы упругости и силы трения.  

• Сегодняшняя тема - работа силы тяжести, и будет рассмотрена более удобная формула для её вычисления.  

• Обсуждается потенциальная энергия тела, поднятого над землей.  

• Домашнее задание включает конспект по учебнику Кикоина и упражнение 30.  

• Работа постоянной силы вычисляется по формуле: A = Fs cos α.  

• В случае силы тяжести F = mg, где g - ускорение свободного падения.  

• Тело движется сверху вниз, направление силы тяжести совпадает с направлением перемещения.  

• Формула работы: A = mgΔh, где Δh - разность высот в начальном и конечном положениях.  

• Тело движется по наклонной плоскости, угол при основании которой обозначен как α.  

• Формула работы: A = mgΔh cos β, где β - угол между направлением силы и направлением перемещения.  

• Тело движется по криволинейной траектории, разбитой на небольшие участки.  

• Формула работы: A = ∑ΔA, где ΔA - элементарная работа на каждом участке.  

• Тело движется по замкнутой траектории, совершая один оборот и возвращаясь в начальную точку.  

• Формула работы: A = 2πgh, где g - ускорение свободного падения, h - разность высот в начальной и конечной точках.  

• Обозначаем промежуточные точки А и Б.  

• Работа силы тяжести на участке траектории 1-А2 равна сумме работ на участках 2-Б1 и 2-Б2.  

• Используем формулу для работы силы тяжести: A = mgh, где h1 и h2 - начальная и конечная высоты.  

• Высота на участке 2-Б1 равна нулю, так как конечная высота равна начальной.  

• Работа силы тяжести на замкнутой траектории равна нулю.  

• Это свойство силы тяжести позволяет избежать создания вечного двигателя.  

• Силы, работа которых на замкнутой траектории равна нулю, называются потенциальными или консервативными.  

• Сила тяжести относится к потенциальным силам.  

• Не все силы обладают этим свойством, но многие.  

• Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела.  

• Потенциальная энергия тела, поднятого над землей, обозначается как Eп.  

• Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому со знаком минус.  

• Потенциальная энергия зависит от выбора начального уровня отсчета.  

• Пример: тело на стуле имеет положительную потенциальную энергию, на столе - нулевую, на полу - отрицательную.  

• Изменение потенциальной энергии не зависит от выбора уровня отсчета.  

• Кинетическая энергия также зависит от выбора системы отсчета.  

• Пример: кинетическая энергия человека на Земле равна нулю, но относительно Солнца она может быть значительной.  

• Рассчитываем потенциальную энергию лицеиста при подъеме на второй этаж.  

• Потенциальная энергия на первом этаже равна нулю, на втором - 3000 Дж.  

• Работа силы тяжести при подъеме равна изменению потенциальной энергии, что отрицательно.