3. Energia potencjalna

Podnosząc ciało na większą wysokość musimy wykonać pracę (wykonujemy pracę przeciwko sile grawitacji, która ściąga to ciało do środka planety). Jeżeli wykonujemy pracę nad tym ciałem, to kosztem naszej energii zwiększamy energię ciała, które podnosimy.

Stąd wnioskujemy, że im dalej od źródła pola grawitacyjnego jest ciało (im dalej od środka Ziemi albo inaczej na większej wysokości) tym większą energię związaną z tym polem grawitacyjnym ono posiada. Energię ciała związaną z polem grawitacyjnym nazwiemy energią potencjalną.

Jeżeli malała będzie wysokość ciała nad powierzchnią planety, to i jego energia potencjalna też zmaleje. Wtedy to obniżające wysokość ciało wykonuje pracę.

Energia potencjalna - energia ciała związana z jego położeniem w polu grawitacyjnym.

Przy podniesieniu ciała na pewną wysokość wykonujemy nad ciałem pracę zwiększając energię potencjalną ciała. Praca ta będzie równa zmianie energii potencjalnej ciała (liczbowa praca ta określa o ile zmieniła się energia potencjalna ciała).

Założymy, że:

1. podnosimy ciało na niewielką wysokość w pobliżu powierzchni Ziemi. Robiąc sobie takie założenie możemy traktować, że ciężar ciała nie zmienia się (w rzeczywistości im wyżej jest ciało, tym słabsze pole grawitacyjne).

2. energia potencjalna na poziomie od którego podnosimy ciało wynosi 0J (w rzeczywistości jest liczbą różna od zera, bo w jakiejś odległości od źródła pola się znajduje). Możemy tak przyjąć, gdyż mamy zamiar liczyć przyrost energii. W takim przypadku to jaką wartość ma energia potencjalna na tym poziomie nie ma znaczenia (różnica czyli przyrost energii będzie taki sam co wyjaśnia poniższy rysunek:

Podnosząc ciało musimy działać siłą równą ciężarowi ciała. Praca jest wykonywana na drodze h.

Zmiana energii potencjalnej jest równa pracy wykonanej przy podnoszeniu ciała:

Zmiana energii potencjalnej jest proporcjonalna do masy ciała, wysokości oraz współczynnika grawitacji

PRZYKŁAD 1. Piłka o masie 300g spadła z wysokości 5m. Ile energii potencjalnej straciła piłka.

Dane: Rozwiązanie:

Ze wzoru na zmianę energii potencjalnej:

Odpowiedź: Piłka straciła 15J energii.