한 유형의 에너지가 다른 유형으로 변환됩니다. §2.6 운동에너지

"에너지"라는 단어는 그리스어에서 "행동"으로 번역됩니다. 다양한 행동을 하면서 적극적으로 움직이는 활력 넘치는 사람을 우리는 부릅니다.

물리학에서의 에너지

그리고 인생에서 주로 활동의 결과로 사람의 에너지를 평가할 수 있다면 물리학에서 에너지는 다양한 방법으로 측정하고 연구할 수 있습니다. 다양한 방법으로. 당신의 쾌활한 친구나 이웃은 갑자기 그의 에너지 현상을 조사해야 한다는 생각이 떠오르면 같은 행동을 30~50번 반복하는 것을 거부할 가능성이 높습니다.

하지만 물리학에서는 필요한 연구를 수행하면서 거의 모든 실험을 원하는 만큼 반복할 수 있습니다. 에너지 연구도 마찬가지다. 연구 과학자들은 물리학에서 다양한 유형의 에너지를 연구하고 분류했습니다. 이들은 전기, 자기, 원자력 등입니다. 하지만 이제 우리는 기계적 에너지. 그리고 좀 더 구체적으로 운동 에너지와 위치 에너지에 대해 설명합니다.

운동에너지와 위치에너지

역학은 신체의 움직임과 상호작용을 연구합니다. 따라서 두 가지 유형의 기계적 에너지, 즉 신체의 움직임으로 인한 에너지 또는 운동 에너지와 신체의 상호 작용으로 인한 에너지 또는 위치 에너지를 구별하는 것이 일반적입니다.

물리학에는 일반 규칙, 에너지와 일을 연결합니다. 신체의 에너지를 찾으려면 신체를 0에서 주어진 상태, 즉 에너지가 0인 상태로 전환하는 데 필요한 일을 찾아야 합니다.

잠재력

물리학에서 위치 에너지는 상호 작용하는 신체 또는 동일한 신체 부분의 상대적 위치에 의해 결정되는 에너지입니다. 즉, 신체가 땅 위로 올라가면 떨어지는 동안 일부 작업을 수행할 수 있는 능력이 있습니다.

그리고 이 작업의 가능한 값은 높이 h에서 신체의 위치 에너지와 같습니다. 위치 에너지의 경우 공식은 다음 구성표에 따라 결정됩니다.

A=Fs=Ft*h=mgh, 또는 Ep=mgh,

어디 Ep 잠재력시체,
m 체중,
h는 지면 위의 몸체 높이,
g 자유낙하 가속.

또한 지구 표면뿐만 아니라 수행되는 실험 및 측정 조건에 따라 우리에게 편리한 모든 위치를 신체의 영점 위치로 사용할 수 있습니다. 바닥, 테이블 등의 표면이 될 수 있습니다.

운동에너지

물체가 힘의 영향을 받아 움직일 경우, 움직일 수 있을 뿐만 아니라 어떤 일도 합니다. 물리학에서 운동 에너지는 운동으로 인해 신체가 소유하는 에너지입니다. 몸이 움직일 때 에너지를 소비하고 일을 합니다. 운동 에너지의 경우 공식은 다음과 같이 계산됩니다.

A = Fs = mas = m * v / t * vt / 2 = (mv^2) / 2, 또는 Eк = (mv^2) / 2,

여기서 Ek는 신체의 운동 에너지이고,
m 체중,
v 신체 속도.

공식에 따르면 물체의 질량과 속도가 클수록 운동 에너지도 높아진다는 것이 분명합니다.

예를 들어 날아다니는 비행기처럼 모든 신체에는 운동 에너지나 위치 에너지가 있거나 두 가지가 동시에 있습니다.

에너지는 스칼라 수량입니다. 에너지의 SI 단위는 줄(Joule)입니다.

운동에너지와 위치에너지

에너지에는 운동에너지와 전위에너지의 두 가지 유형이 있습니다.

정의

운동에너지 - 이것은 신체가 움직임으로 인해 소유하는 에너지입니다.

정의

잠재력에너지는 물체의 상대적 위치뿐만 아니라 이들 물체 사이의 상호작용력의 성격에 의해 결정되는 에너지입니다.

지구 중력장의 위치 에너지는 신체와 지구 사이의 중력 상호 작용으로 인한 에너지입니다. 이는 지구에 대한 신체의 위치에 의해 결정되며 신체를 주어진 위치에서 0 레벨로 이동하는 작업과 동일합니다.

위치 에너지는 신체 부위가 서로 상호 작용하여 발생하는 에너지입니다. 이는 변형되지 않은 스프링의 장력(압축)에 대한 외부 힘의 작용과 동일합니다.

신체는 운동에너지와 위치에너지를 동시에 가질 수 있습니다.

신체 또는 신체 시스템의 총 기계적 에너지는 신체(몸 시스템)의 운동 에너지와 위치 에너지의 합과 같습니다.

에너지 보존의 법칙

닫힌 신체 시스템의 경우 에너지 보존 법칙이 유효합니다.

예를 들어 신체(또는 신체 시스템)가 외부 힘에 의해 작용하는 경우 역학 에너지 보존 법칙이 충족되지 않습니다. 이 경우 신체(신체 시스템)의 총 기계적 에너지의 변화는 외부 힘과 같습니다.

에너지 보존 법칙을 통해 우리는 다양한 형태의 물질 운동 사이의 정량적 연결을 설정할 수 있습니다. 와 마찬가지로, 이는 뿐만 아니라 모든 자연현상에 대해서도 유효합니다. 에너지 보존의 법칙은 자연의 에너지가 무에서 생성될 수 없는 것과 마찬가지로 파괴될 수도 없다는 것을 말합니다.

가장 일반적인 형태의 에너지 보존 법칙은 다음과 같이 공식화될 수 있습니다.

• 자연의 에너지는 사라지거나 다시 생성되지 않고 단지 한 형태에서 다른 형태로 변형될 뿐입니다.

문제 해결의 예

실시예 1

실시예 2

강의 2. 에너지의 종류. 에너지를 받고, 변환하고, 사용하는 것

주제 2. 에너지 유형. 에너지 획득, 변환 및 사용

기본 개념:

에너지; 운동에너지와 위치에너지; 에너지 유형; 에너지; 에너지 시스템; 전력 시스템; 에너지 소비자; 전통적 에너지와 비전통적 에너지; 차트 로드; 1인당 에너지 소비량; 경제의 에너지 집약도; 에너지 경제적 생산 수준을 나타내는 지표.

에너지는 자연 현상의 보편적 기초이자 문화와 모든 인간 활동의 기초입니다. 동시에 에너지 부족(그리스어 - 행동, 활동)은 정량적 평가를 의미합니다. 다양한 형태서로를 다른 것으로 변화시킬 수 있는 물질의 움직임.

물리 과학의 개념에 따르면, 에너지는 신체 또는 신체 시스템이 일을 수행하는 능력입니다. 에너지의 종류와 형태에는 다양한 분류가 있습니다. 그의 안에 남자 일상 생활기계, 전기, 전자기, 열, 화학, 원자(핵내) 에너지 유형에서 가장 흔히 발견됩니다. 마지막 세 가지 유형은 에너지의 내부 형태를 나타냅니다. 신체를 구성하는 입자의 상호 작용에 따른 위치 에너지 또는 무작위 운동의 운동 에너지에 의해 발생합니다.

에너지가 물질적 점이나 물체의 운동 상태 변화의 결과라면 이를 에너지라고 합니다. 운동 ; 여기에는 신체 이동의 기계적 에너지, 분자 이동으로 인한 열 에너지가 포함됩니다.

에너지가 주어진 시스템 부분의 상대적 배열 또는 다른 신체와 관련된 위치의 변화의 결과인 경우 이를 에너지라고 합니다. 잠재적인 ; 여기에는 만유 인력의 법칙에 의해 끌어당겨지는 질량의 에너지, 균질한 입자의 위치 에너지, 예를 들어 탄성 변형체의 에너지, 화학 에너지가 포함됩니다.

자연과학에서 에너지는 그 성질에 따라 다음과 같은 종류로 나누어진다.

기계적 에너지 - 개별 신체 또는 입자의 상호 작용 및 이동 중에 나타납니다.

여기에는 신체의 움직임 또는 회전 에너지, 탄성체(스프링)의 굽힘, 신장, 비틀림 및 압축 중 변형 에너지가 포함됩니다. 이 에너지는 운송 및 기술 등 다양한 기계에서 가장 널리 사용됩니다.

열에너지- 물질 분자의 무질서한(혼란스러운) 운동과 상호작용의 에너지.

연소에 의해 가장 많이 얻어지는 열에너지 다양한 유형연료는 가열, 수많은 기술 공정(가열, 용융, 건조, 증발, 증류 등)을 수행하는 데 널리 사용됩니다.

전력 – 전기 회로를 따라 이동하는 전자의 에너지(전류).

전기 에너지는 전기 모터를 사용하여 기계적 에너지를 얻고 재료 가공을 위한 기계적 공정(분쇄, 분쇄, 혼합)을 수행하는 데 사용됩니다. 전기화학 반응을 수행하기 위해; 전기 가열 장치 및 용광로에서 열에너지를 얻습니다. 재료의 직접가공용(방전가공)

화학에너지 – 이는 물질 간의 화학 반응 중에 방출되거나 흡수되는 물질의 원자에 "저장된" 에너지입니다.

화학 에너지는 발열 반응(예: 연료 연소) 중에 열로 방출되거나 갈바니 전지 및 배터리에서 전기 에너지로 변환됩니다. 이러한 에너지원은 효율이 높지만(최대 98%) 용량이 낮은 것이 특징입니다.

자기 에너지– 에너지 공급량이 많지만 매우 마지 못해 "내보내는" 영구 자석의 에너지. 그러나 전류는 주변에 확장되고 강한 자기장을 생성하므로 사람들은 전자기 에너지에 대해 가장 자주 이야기합니다.

전기 에너지와 자기 에너지는 서로 밀접하게 연관되어 있으며, 각각은 서로의 "반대" 측면으로 간주될 수 있습니다.

전자기 에너지– 전자기파의 에너지, 즉 전기장과 자기장을 움직입니다. 여기에는 가시광선, 적외선, 자외선, X선 및 전파가 포함됩니다.

따라서 전자기에너지는 복사에너지이다. 방사선은 전자기파 에너지의 형태로 에너지를 전달합니다. 방사선이 흡수되면 그 에너지는 다른 형태, 주로 열로 변환됩니다.

원자력– 소위 방사성 물질의 원자핵에 국한된 에너지. 무거운 핵의 분열(핵반응)이나 가벼운 핵의 융합(열핵반응) 중에 방출됩니다.

이러한 유형의 에너지에 대한 오래된 이름인 원자 에너지도 있지만 이 이름은 가장 흔히 열 및 기계적 형태로 엄청난 양의 에너지를 방출하는 현상의 본질을 정확하게 반영하지 않습니다.

중력 에너지- 거대한 물체의 상호작용(중력)으로 인해 발생하는 에너지로, 특히 우주 공간에서 두드러집니다. 예를 들어, 지상 조건에서 이는 지구 표면 위의 특정 높이까지 올라간 신체에 의해 "저장된" 에너지, 즉 중력 에너지입니다.

따라서, 발현 수준에 따라 대우주의 에너지 - 중력, 신체 상호 작용 에너지 - 기계, 분자 상호 작용 에너지 - 열, 원자 상호 작용 에너지 - 화학, 방사선 에너지 - 전자기, 원자핵에 포함된 에너지 - 핵.

현대 과학은 아직 기록되지 않은 다른 유형의 에너지의 존재를 배제하지 않지만, 통일된 자연과학적 세계관과 에너지 개념을 위반하지 않습니다.

국제 단위계(SI)에서는 에너지 단위로 1줄(J)을 사용합니다. 1J 상당
1뉴턴미터(Nm). 계산이 열, 생물학적 및 기타 여러 유형의 에너지와 관련된 경우 비체계적 단위가 에너지 단위(칼로리(cal) 또는 킬로칼로리(kcal), 1cal = 4.18J)로 사용됩니다. 전기 에너지를 측정하려면 와트(Watt) 등의 단위가 사용됩니다. 시간(Wh, kWh, MWh), 1Wh=3.6MJ. 기계적 에너지를 측정하려면 1kg·m = 9.8J 값을 사용합니다.

자연에서 직접 추출한 에너지(연료, 물, 바람의 에너지, 열 에너지지구, 핵)을 전기적, 열적, 기계적, 화학적으로 변환할 수 있는 것을 이라고 합니다. 주요한. 에너지자원의 소진성에 따른 분류에 따라 1차에너지도 분류할 수 있습니다. 그림에서. 그림 2.1은 1차 에너지에 대한 분류 체계를 나타냅니다.

쌀. 2.1. 1차 에너지 분류

1차 에너지를 분류할 때 다음과 같이 구분합니다. 전통적인 그리고 비전통적인 에너지의 종류. 전통적인 유형의 에너지에는 수년 동안 인간이 널리 사용해 온 에너지가 포함됩니다. 에게 비전통적인 유형에너지에는 비교적 최근에 사용되기 시작한 유형이 포함됩니다.

전통적인 유형의 1차 에너지에는 유기 연료(석탄, 석유 등), 하천 수력 발전 및 핵 연료(우라늄, 토륨 등)가 포함됩니다.

특수 설비(스테이션)에서 1차 에너지를 변환한 후 사람이 받는 에너지, 2차라고 불리는 (전기 에너지, 증기 에너지, 온수 등).

전기에너지의 장점.전기에너지는 가장 편리한 에너지 형태이며 현대 문명의 근간이라고 할 수 있습니다. 기계화 및 자동화의 기술적 수단의 대부분 생산 공정(장비, 컴퓨터 장치) 일상 생활에서 인간 노동을 기계 노동으로 대체하는 것은 전기적 기반을 가지고 있습니다.

소비되는 전체 에너지의 절반 이상이 기술적 요구, 난방, 요리를 위한 열의 형태로 사용되며, 나머지 부분은 주로 운송 설비 및 전기 에너지에서 기계 에너지의 형태로 사용됩니다. 또한, 전기에너지의 비중은 매년 증가하고 있습니다.
(그림 2.2).

전력– 보다 보편적인 유형의 에너지. 이는 일상 생활과 국가 경제의 모든 부문에 폭넓게 적용됩니다. 가전제품의 종류는 냉장고, 냉장고, 냉장고 등 400가지가 넘습니다. 세탁기, 에어컨, 선풍기, TV, 녹음기, 조명기기 등 전기에너지가 없는 산업은 상상할 수 없습니다. 농업에서는 동물에게 먹이를 주고 물을 주고, 돌보고, 난방과 환기, 인큐베이터, 공기 히터, 건조기 등 전기 사용이 지속적으로 확대되고 있습니다.

대전- 국가 경제의 모든 부문에서 기술 진보의 기초. 이를 통해 불편한 에너지 자원을 보편적인 유형의 에너지(전기 에너지)로 대체할 수 있습니다. 전기 에너지는 어떤 거리로든 전송될 수 있고 기계적 또는 열적 에너지와 같은 다른 유형의 에너지로 변환되어 소비자에게 나누어질 수 있습니다. 전기 – 사용이 매우 편리하고 경제적인 에너지 유형입니다.

쌀. 2.2. 전기 에너지 소비의 역학

전기 에너지는 생산의 기계화 및 자동화와 일상적인 인간 생활에 없어서는 안될 특성을 가지고 있습니다.

1. 전기 에너지는 보편적이며 다양한 목적으로 사용될 수 있습니다. 특히 열로 변하기가 매우 쉽습니다. 이는 예를 들어 전기 광원(백열 전구), 야금에 사용되는 기술 용광로, 다양한 가열 및 가열 장치에서 수행됩니다. 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 것은 전기 모터 드라이브에 사용됩니다.

2. 전기에너지가 소모되면 끝없이 부서질 수 있다. 따라서 전기 기계의 전력은 다양한 기술 분야 및 가정용 제품에 사용되는 마이크로 모터의 와트 단위부터 발전소 발전기의 백만 킬로와트를 초과하는 거대한 값까지 목적에 따라 다릅니다.

3. 전기 에너지를 생산하고 전송하는 과정에서 전력을 집중시키고, 전압을 높이며, 생성된 발전소의 모든 전기 에너지를 단거리 및 장거리 전선을 통해 모든 소비자에게 전송할 수 있습니다.

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운동에너지

운동 에너지는 신체가 운동할 때 갖는 에너지입니다.

우리가 얘기하면 간단한 언어로그렇다면 운동에너지라는 개념은 물체가 움직일 때 갖는 에너지만을 의미해야 한다. 신체가 정지 상태, 즉 전혀 움직이지 않으면 운동 에너지는 0이 됩니다.

운동 에너지는 신체를 정지 상태에서 일정한 속도로 운동 상태로 전환하기 위해 소비해야 하는 작업과 같습니다.

따라서 운동 에너지는 시스템의 전체 에너지와 나머지 에너지의 차이입니다. 즉, 운동 에너지는 움직임으로 인한 총 에너지의 일부가 됩니다.

신체의 운동에너지 개념을 이해해 봅시다. 예를 들어, 얼음 위의 퍽의 움직임을 보고 운동 에너지의 양과 퍽을 정지 상태에서 벗어나 특정 속도로 움직이게 하기 위해 수행해야 하는 작업 사이의 관계를 이해하려고 노력해 보겠습니다.

예

얼음 위에서 플레이하는 하키 선수가 막대기로 퍽을 쳐서 속도와 운동 에너지를 전달합니다. 스틱에 맞은 직후 퍽은 매우 빠르게 움직이기 시작하지만 점차 속도가 느려지고 마침내 완전히 멈춥니다. 이는 속도 감소가 표면과 퍽 사이에 발생하는 마찰력의 결과임을 의미합니다. 그러면 마찰력은 움직임에 반대 방향으로 작용하고 이 힘의 작용은 움직임을 동반합니다. 신체는 이용 가능한 기계적 에너지를 사용하여 마찰력에 대항하는 작업을 수행합니다.

이 예에서 우리는 운동 에너지가 신체가 움직임의 결과로 받는 에너지라는 것을 알 수 있습니다.

결과적으로, 특정 질량을 가진 물체의 운동 에너지는 이 속도를 물체에 전달하기 위해 정지 상태의 물체에 가해지는 힘에 의해 수행되어야 하는 일과 동일한 속도로 움직일 것입니다.

운동 에너지는 움직이는 물체의 에너지로, 물체의 질량을 속도의 제곱으로 나눈 값과 같습니다.

운동에너지의 성질

운동 에너지의 특성에는 가산성, 기준계 회전에 대한 불변성, 보존성이 포함됩니다.

가산성과 같은 속성은 기계 시스템의 운동 에너지로, 물질 점으로 구성되며 이 시스템에 포함된 모든 물질 점의 운동 에너지의 합과 같습니다.

기준 시스템의 회전에 대한 불변 특성은 운동 에너지가 점의 위치와 속도 방향에 의존하지 않는다는 것을 의미합니다. 그 의존성은 모듈이나 속도의 제곱에서만 확장됩니다.

보존성은 시스템의 기계적 특성만 변화시키는 상호작용 동안 운동에너지가 전혀 변하지 않음을 의미합니다.

이 속성은 갈릴리 변환과 관련하여 변경되지 않습니다. 운동 에너지 보존의 특성과 뉴턴의 제2법칙은 운동 에너지에 대한 수학적 공식을 도출하는 데 매우 충분합니다.

운동에너지와 내부에너지의 관계

그러나 운동 에너지가 이 시스템을 어떤 관점에서 보는지에 따라 달라질 수 있다는 사실과 같은 흥미로운 딜레마가 있습니다. 예를 들어, 현미경으로만 볼 수 있는 물체를 취한다면 내부 에너지도 존재하지만 전체적으로 이 몸체는 움직이지 않습니다. 이러한 조건에서 운동 에너지는 이 몸체가 하나의 전체로 움직일 때만 나타납니다.

동일한 몸체를 미시적 수준에서 보면 그 몸체를 구성하는 원자와 분자의 움직임으로 인해 내부 에너지가 있습니다. 그리고 그러한 물체의 절대 온도는 그러한 원자와 분자의 움직임의 평균 운동 에너지에 비례합니다.

일의 개념과 밀접하게 관련된 또 다른 근본적인 물리적 개념, 즉 에너지의 개념이 있습니다. 역학은 먼저 신체의 움직임을 연구하고 두 번째로 신체 간의 상호 작용을 연구하므로 두 가지 유형의 기계적 에너지를 구별하는 것이 일반적입니다. 운동 에너지, 신체의 움직임으로 인해 발생하며, 잠재력, 신체와 다른 신체의 상호 작용으로 인해 발생합니다.

운동에너지 기계 시스템 에너지라고 불리는이 시스템의 포인트 이동 속도에 따라 달라집니다.

운동 에너지에 대한 표현은 재료 지점에 가해지는 합력의 일을 결정하여 찾을 수 있습니다. (2.24)에 기초하여, 합력의 기본 작업에 대한 공식을 작성합니다.

왜냐하면
, 그러면 dA = mυdυ.

(2.25)

(2.26)

물체의 속도가 υ 1에서 υ 2로 변할 때 합력이 한 일을 찾기 위해 다음 식(2.29)을 통합합니다.

일은 한 신체에서 다른 신체로의 에너지 전달을 측정하는 것이므로 (2.30)에 기초하여 우리는 수량을 다음과 같이 씁니다.

운동에너지가 있다
몸:

(2.27)

(1.44) 대신에 우리는 식 (2.30)으로 표현되는 정리는 일반적으로 다음과 같이 불린다. 운동에너지 정리

. 이에 따라 신체(또는 신체 시스템)에 작용하는 힘의 작용은 이 신체(또는 신체 시스템)의 운동 에너지 변화와 같습니다. 운동 에너지 정리로부터 다음과 같습니다 : 운동에너지의 물리적 의미신체의 운동 에너지는 속도를 0으로 줄이는 과정에서 수행할 수 있는 작업과 같습니다. 신체의 운동 에너지 "예비"가 클수록잘했어

그것은 성취할 수 있다.

(2.28)

시스템의 운동 에너지는 이 시스템을 구성하는 물질 점의 운동 에너지의 합과 같습니다.

신체에 작용하는 모든 힘의 작용이 양이면 신체의 운동 에너지가 증가하고, 작용이 음이면 운동 에너지는 감소합니다.

신체에 가해지는 모든 힘의 결과에 대한 기본 작업은 신체의 운동 에너지의 기본 변화와 동일할 것임이 분명합니다.

dA = dEk(2.29)

§2.7 위치에너지

두 번째 유형의 역학적 에너지는 잠재력 – 신체의 상호 작용으로 인한 에너지.

위치 에너지는 신체의 상호 작용을 특징으로 하는 것이 아니라 속도에 의존하지 않는 힘으로 설명되는 에너지입니다. 대부분의 힘(중력, 탄성, 중력 등)은 이와 같습니다. 유일한 예외는 마찰력입니다. 고려 중인 힘의 작용은 궤적의 모양에 의존하지 않고 초기 및 최종 위치에 의해서만 결정됩니다. 닫힌 궤도에서 그러한 힘이 행한 일은 0입니다.

작용이 궤적의 모양에 의존하지 않고, 물질점(몸체)의 초기 및 최종 위치에만 의존하는 힘을 호출합니다. 잠재적 또는 보수적 세력 .

신체가 위치 힘을 통해 환경과 상호 작용하는 경우 위치 에너지 개념을 도입하여 이러한 상호 작용을 특성화할 수 있습니다.

잠재적인 신체의 상호 작용과 상대적 위치에 따라 발생하는 에너지입니다.

땅 위로 솟아오른 물체의 위치에너지를 구해보자. 질량 m인 물체가 그림의 평면에 의한 단면이 그림에 표시된 표면을 따라 위치 1에서 위치 2로 중력장 내에서 균일하게 움직인다고 가정합니다. 2.8. 이 구간은 물질점(바디)의 궤적입니다. 마찰이 없으면 세 가지 힘이 해당 지점에 작용합니다.

1) 표면으로부터의 힘 N은 표면에 수직이고, 이 힘의 작용은 0입니다.

2) 중력 mg, 이 힘의 작용 A 12;

3) 일부 구동체(내연 기관, 전기 모터, 사람 등)의 견인력 F; 이 힘의 작용을 A T로 나타내자.

길이가 ℓ인 경사면을 따라 물체를 움직일 때 중력의 작용을 생각해 봅시다(그림 2.9). 이 그림에서 알 수 있듯이 작업은 다음과 같습니다.

A" = mgℓ cosα = mgℓ cos(90° + α) = - mgℓ sinα

삼각형 ВСD로부터 우리는 ℓ sinα = h를 가지므로 마지막 공식으로부터 다음과 같습니다:

몸체의 궤적(그림 2.8 참조)은 경사면의 작은 부분으로 개략적으로 표현될 수 있으므로 전체 궤적 1-2에 대한 중력 작용의 경우 다음 표현이 유효합니다.

A 12 = mg (h 1 -h 2) =-(mg h 2 - mg h 1) (2.30)

그래서, 중력의 작용은 신체의 궤적에 의존하지 않고 궤적의 시작점과 끝점의 높이 차이에 따라 달라집니다.

크기

e n = mg·h (2.31)

~라고 불리는 잠재력 질량 m인 물질 점(몸체)이 지면 위에서 높이 h까지 솟아올랐습니다. 따라서 식 (2.30)은 다음과 같이 다시 작성할 수 있습니다.

A 12 = =-(En 2 - En 1) 또는 A 12 = =-ΔEn(2.32)

중력의 일은 반대 부호로 취한 신체의 위치 에너지 변화, 즉 최종 에너지와 초기 에너지의 차이와 같습니다.가치 (위치 에너지 정리 ).

탄성적으로 변형된 몸체에 대해서도 비슷한 추론이 가능합니다.

(2.33)

위치 에너지의 차이는 보존력의 작용을 결정하는 양으로서 물리적인 의미를 가집니다. 이와 관련하여 어떤 위치, 구성, 제로 위치 에너지에 귀속되어야 하는지는 중요하지 않습니다.

위치 에너지 정리에서 매우 중요한 추론 중 하나를 얻을 수 있습니다. 보존력은 항상 위치에너지를 감소시키는 쪽으로 향합니다.확립된 패턴은 다음과 같은 사실로 나타납니다. 그 자체로 남겨진 모든 시스템은 항상 잠재적 에너지의 가치가 가장 낮은 상태로 이동하는 경향이 있습니다.이것은 최소 위치 에너지의 원리 .

주어진 상태의 시스템이 최소 위치 에너지를 가지지 않는 경우 이 상태를 호출합니다. 정력적으로 불리하다.

공이 오목한 그릇의 바닥에 있으면(그림 2.10, a) 잠재 에너지가 최소입니다(인접 위치의 값과 비교하여), 상태가 더 좋습니다. 이 경우 공의 평형은 다음과 같다. 지속 가능한: 공을 옆으로 이동시켰다가 놓으면 원래 위치로 돌아갑니다.

예를 들어, 볼록한 표면 상단에 있는 공의 위치는 에너지 측면에서 불리합니다(그림 2.10, b). 공에 작용하는 힘의 합은 0이므로 공은 평형 상태에 있게 됩니다. 그러나 이 균형은 불안정한: 약간의 충격만으로도 굴러 내려가 에너지적으로 더 유리한 상태로 이동하기에 충분합니다. 덜 갖는

N 잠재력.

~에 무관심한평형 상태(그림 2.10, c)에서 신체의 위치 에너지는 가능한 가장 가까운 모든 상태의 위치 에너지와 같습니다.

그림 2.11에서는 위치 에너지가 외부보다 작은 제한된 공간 영역(예: cd)을 나타낼 수 있습니다. 이 지역의 이름은 잠재적인 우물 .