Калькулятор потенциальной энергии

Что такое потенциальная энергия

Потенциальная энергия — энергия, обусловленная положением тела в гравитационном поле. Чем выше тело поднято над поверхностью, тем больше его потенциальная энергия. Формула: Ep = mgh, где m — масса (кг), g — ускорение свободного падения (м/с²), h — высота (м). Результат в джоулях (Дж).

Закон сохранения энергии

При падении тела потенциальная энергия переходит в кинетическую: Ep → Ek. На высоте h скорость равна нулю, у поверхности — максимальна. В любой точке сумма Ek + Ep = const (без учёта трения). Этот принцип позволяет определить скорость тела на любой высоте без знания времени падения.

Выбор точки отсчёта

Потенциальная энергия зависит от выбора нулевого уровня (точки отсчёта). Обычно за ноль принимают поверхность земли, пол или нижнюю точку траектории. Важно не абсолютное значение, а разность потенциальных энергий: работа силы тяжести равна уменьшению Ep.

Примеры расчёта

Книга (0,5 кг) на полке высотой 2 м: Ep = 0,5 × 9,81 × 2 ≈ 9,8 Дж. Человек (70 кг) на крыше 10-этажного дома (30 м): Ep ≈ 20 601 Дж ≈ 20,6 кДж. Вода в водохранилище используется для выработки электроэнергии именно за счёт запасённой потенциальной энергии.