Потенційна енергія: історія поняття, характеристика, практичне застосування

Потенційна енергія: історія поняття, характеристика, практичне застосування

Енергія - найважливіша складова фізичної картини світу

Термін "енергія" відіграє найважливішу роль у процесі пізнання навколишнього світу, в розгляді його основних законів і причинно-наслідкових зв 'язків. При цьому, якщо одна зі складових частин цього поняття - кінетична - відома навіть школяреві, то на питання про те, що таке потенційна енергія, багато хто вагається з відповіддю. Проблема ця дійсно багатогранна.


Визначення потенціалу об 'єкта

Потенційна енергія системи, відповідно до найбільш поширеного визначення, є ніщо інше, як складовий компонент сукупної механічної енергії, який залежить насамперед від просторового розташування точок щодо самої цієї системи і відносно зовнішнього силового поля. Як можна помітити, на перший план тут виходить саме відстань між об 'єктами, а не сила взаємодії між ними.

Характеристика кількості параметрів

Якщо говорити про кількісні характеристики, для того щоб дізнатися, чому дорівнює потенційна енергія того чи іншого об 'єкта в певний момент часу, необхідно розрахувати, яка робота буде проведена зовнішніми силами при переміщенні даної системи в положення, де її потенціал буде умовно дорівнює нулю. Таким чином, найважливішою характеристикою цього поняття є робота, яку в перспективі може здійснити цей об 'єкт з урахуванням додатка до нього певних сил.

Основні складнощі у визначенні поняття

Основний недолік такого підходу до поняття "потенційна енергія" полягає в його дуже тісній прив 'язці до показника зовнішніх сил. У той же час, термін "сила" у фізиці теж не має скільки-небудь чіткого визначення, тому і формулювання потенціалу страждає відомою нерозкритістю.

Історичний екскурс у минуле

Сам термін "потенційна енергія" став відомий в науковому світі ще в позаминулому столітті завдяки шотландському вченому У.Ренкіну. Найважливішим моментом у розкритті цього поняття і надання йому практичного значення стало введення визначення так званого нульового потенціалу. Суть його полягає в тому, що будь-яка система прагне до того, щоб її потенційна енергія була якомога меншою. При цьому в теорії для кожного випадку можлива така конфігурація, коли ця характеристика дорівнює нулю. Пошук же такого стану, який називається нормуванням, багато в чому залежить від дослідника і заданих ним параметрів.

Важливе і другорядне в системі

Потенційна енергія може досліджуватися тільки в тій системі, робота зовнішніх сил якої знаходиться в безпосередній залежності від початкового і кінцевого розташування об 'єктів один щодо одного, а ось траєкторія їх руху в розрахунок не приймається. Ці сили отримали назву консервативних.

Застосування отриманих відомостей на практиці

Потенційна енергія, як, втім, і кінетична, вимірюється в джоулях, за допомогою неї можна оцінити можливу роботу найрізноманітніших об 'єктів. Наприклад, для того щоб встановити потенціал тіла в безпосередній близькості від Землі, достатньо знати масу його тіла і висоту. У цьому випадку витвір цих параметрів і прискорення вільного падіння і дасть кількісну величину потенційної енергії.


Нові горизонти для вчених

В останні десятиліття величезну увагу вчені приділяють такій характеристиці, як потенційна енергія заряду. Від точних досліджень в даній області залежить безпека людей при роботі на атомних електростанціях, а також при конструюванні і створенні ядерної зброї.