Պոտենցիալ էներգիա

Պոտենցիալ էներգիա ${\displaystyle U({\vec {r}})}$, սկալյար ֆիզիկական մեծություն, կոնսերվատիվ ուժերի դաշտում գտնվող համակարգի լրիվ մեխանիկական էներգիայի մի մասը։ Կախված է համակարգը կազմող նյութական կետերի դիրքից։ Բնութագրվում է դրանց տեղափոխման ժամանակ դաշտի կատարած մեխանիկական աշխատանքով^[1]։ Այլ սահմանում. պոտենցիալ էներգիան կոորդինատների ֆունկցիա է, համակարգի լագրանժյանի գումարելիներից, նկարագրվում է համակարգի տարրերի փոխազդեցությամբ^[2]։ «Պոտենցիալ էներգիա» տերմինը XIX դարում մտցրել է շոտլանդացի ինժեներ և ֆիզիկոս Ուիլյամ Ռենկինը։

Միավորների միջազգային համակարգում էներգիայի չափման միավորը ջոուլն է։

Տարածության մեջ մարմինների որոշակի կոնֆիգուրացիայի համար պոտենցիալ էներգիան կարող է ընտրվել հավասար զրոյի։ Այդ ընտրությունը պայմանավորված է հետագա հաշվարկների հարմարությամբ։ Տվյալ կոնֆիգուրացիայի ընտրման պրոցեսը կոչվում է պոտենցիալ էներգիայի նորմավորում։

Պոտենցիալ էներգիայի ճշգրիտ սահմանումը կարելի է տալ միայն այնպիսի ուժերի դաշտում, որոնց աշխատանքը կախված է միայն մարմնի սկզբնական և վերջնական դիրքերից, և ոչ տեղափոխման հետագծից։ Այդպիսի ուժերը կոչվում են կոնսերվատիվ (պոտենցիալ)։

Պոտենցիալ էներգիան մարմնի (կամ մարմինների) և դաշտի փոխազդեցության բնութագիրն է։

Յուրաքանչյուր ֆիզիկական համակարգ ձգտում է նվազագույն պոտենցիալ էներգիայով վիճակի։

Առաձգական դեֆորմացիայի պոտենցիալ էներգիան բնութագրում է փոխազդեցությունը մարմնի մասերի միջև։

Պոտենցիալ էներգիան Երկրի ձգողության դաշտում

Մարմնի ${\displaystyle \ E_{p}}$ պոտենցիալ էներգիան Երկրի ձգողության դաշտում՝ մակերևույթի մոտ, մոտավորապես արտահայտվում է

${\displaystyle \ E_{p}=mgh}$

բանաձևով, որտեղ ${\displaystyle \ m}$-ը մարմնի զանգվածն է, ${\displaystyle \ g}$-ն՝ ազատ անկման արագացումը, ${\displaystyle \ h}$-ն՝ մարմնի զանգվածների կենտրոնի դիրքի բարձրությունը կամայաբար ընտրված զրոյական մակարդակից։

Պոտենցիալ էներգիայի ֆիզիկական իմաստ

• Մինչ կինետիկ էներգիան բնութագրում է մարմինը ընտրված հաշվարկման համակարգի նկատմամբ, պոտենցիալ էներգիան բնութագրում է մարմինը ուժի աղբյուրի նկատմամբ։
• Կինետիկ էներգիան բնութագրվում է հաշվարկման համակարգի նկատմամբ արագությամբ, պոտենցիալը՝ դաշտում մարմինների դիրքով։
• Հիմնական ֆիզիկական իմաստ ունի ոչ թե պոտենցիալ էներգիան ինքնին, այլ՝ նրա փոփոխությունը։

Տես նաև

• Կինետիկ էներգիա
• Էներգիա
• Պոտենցիալ արգելք

Ծանոթագրություններ

1. Потенциальная энергия Физическая энциклопедия
2. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Теоретическая физика, М., Физматлит, 2004, I. Механика