Потенциальная энергия

Potential Energy

E = m·g·h.

Потенциальная энергия в поле тяжести — это энергия, запасённая телом за счёт его положения над землёй. Поднятый груз «хранит» энергию: при падении она превратится в кинетическую. Расчёт показывает, сколько работы потребовалось, чтобы поднять тело, и сколько энергии оно может отдать.

Что считает
Потенциальная энергия в поле тяжести — это энергия, запасённая телом за счёт его положения над землёй. Поднятый груз «хранит» энергию: при падении она превратится в кинетическую. Расчёт показывает, сколько работы потребовалось, чтобы поднять тело, и сколько энергии оно может отдать.
Раздел
⚛️ Физика
Что на выходе
Результат + формула + пошаговое решение + разбор примера
Стоимость
Бесплатно, без регистрации, прямо в браузере

Как это работает

Гравитационная потенциальная энергия E = mgh относительно выбранного нулевого уровня.

Что это и что показывает

Потенциальная энергия в поле тяжести — это энергия, запасённая телом за счёт его положения над землёй. Поднятый груз «хранит» энергию: при падении она превратится в кинетическую. Расчёт показывает, сколько работы потребовалось, чтобы поднять тело, и сколько энергии оно может отдать.

Формула и откуда она

Потенциальная энергия равна:

E = m · g · h

Формула — это работа против силы тяжести при подъёме на высоту h. Сила тяжести равна m · g, а работа равна силе на путь: m · g · h. Энергия отсчитывается от выбранного нулевого уровня (обычно от земли или пола).

Единицы СИ: масса m — килограммы, ускорение свободного падения g ≈ 9,81 м/с², высота h — метры, энергия E — джоули (Дж).

Как посчитать вручную (по шагам)

  1. Выберите нулевой уровень высоты (откуда считаете h).
  2. Запишите массу в килограммах и высоту в метрах.
  3. Возьмите g ≈ 9,81 м/с².
  4. Перемножьте все три величины: m · g · h.
  5. Запишите результат в джоулях.

Разбор примера

Груз массой m = 2 кг поднят на высоту h = 10 м (g = 9,81 м/с²). Найдите его потенциальную энергию.

По формуле E = m · g · h = 2 · 9,81 · 10 = 196,2 Дж.

Потенциальная энергия груза равна 196,2 джоуля. При свободном падении ровно эта энергия превратится в кинетическую к моменту удара о землю.

Где применяется

Потенциальная энергия лежит в основе работы гидроэлектростанций, маятников, американских горок. Тема входит в ОГЭ и ЕГЭ (законы сохранения), в IB Physics (Energy) и AP Physics 1. Вместе с кинетической энергией она образует закон сохранения механической энергии: m·g·h = m·v²⁄2.

Частые ошибки

  • Не задают нулевой уровень и путаются, от чего отсчитывать высоту.
  • Используют вес тела (в ньютонах) как массу или наоборот.
  • Берут высоту в сантиметрах вместо метров.
  • Считают, что потенциальная энергия зависит от пути подъёма — она зависит только от высоты.

Частые вопросы

Чему равна потенциальная энергия?

Гравитационная потенциальная энергия равна E = m·g·h и измеряется в джоулях. Она равна работе, которую нужно совершить, чтобы поднять тело массой m на высоту h.

От чего отсчитывается высота h?

От любого выбранного нулевого уровня (пол, стол, земля). Сама потенциальная энергия зависит от выбора нуля, но физический смысл имеет только её разность между двумя положениями.

Может ли потенциальная энергия быть отрицательной?

Да, если тело находится ниже выбранного нулевого уровня (h<0). Знак указывает лишь положение относительно нуля и не нарушает физики.

Как потенциальная энергия переходит в кинетическую?

При свободном падении убыль потенциальной энергии равна приросту кинетической: mgh = ½mv². Отсюда скорость у земли v = √(2gh).

Проекты сети