Укупна механичка енергија тела једнака је збиру његове кинетичке и потенцијалне енергије.
Енергија коју тела имају при кретању назива се кинетичка енергија.
Кинетичка енергија тела сразмерна је маси тела и квадрату његове брзине.
Енергија која је условљена узајамним положајем тела или узајамним положајем честица назива се потенцијална енергија. Значи, потенцијална енергија зависи од узајамног распореда тела (честица) у оквиру посматраног система.
Зависно од врсте узајамног деловања постоји:
примери:
Ако тело у пољу Земљине теже пређе из положаја на висини h1 у положај на висини h2, рад силе теже је:
пошто је
Закључак: Тело масе m на висини h изнад површине Земље има потенцијалну енергију:
Вредност потенцијалне енергије тела или система тела зависи од избора нултог нивоа.
Обично се висина тела до које је тело подигнуто рачуна у односу на површину Земље. У том случају, површина Земље је нулти ниво гравитационе потенцијалне енергије.
Избор нултог нивоа потенцијалне енергије је произвољан и повезан је са природом проблема који се решава.
Потенцијална енергија може да се дефинише само у оним системима у којима између тела делују конзервативне силе.
Формула за потенцијалну енергију важи само када је висина h мала. Само у том случају може да се сматра да је сила теже константна.
У општем случају гравитациона сила којом Земља привлачи тело није константна, већ опада са квадратом растојања.
У општем случају гравитациона сила којом Земља привлачи тело није константна, већ опада са квадратом растојања.
Рад у гравитационом пољу:
Рад гравитационе силе премештање тела из положаја 1 у положај 2
– вредност гравитационе силе која делује на тело масе m у положају 1
– вредност гравитационе силе која делује на тело масе m у положају 2
Пошто сила нема константну вредност током целог пута рад се не може израчунати као производ силе и пређеног пута, већ треба узети средњу вредност силе. Пошто интензитет гравитационе силе зависи од квадрата растојања рачуна се геометријска средина.
Када систем тела прелази из положаја 1 у положај 2, рад конзервативних сила једнак је разлици потенцијалних енергија система у почетном и крајњем положају.
Потенцијална енергија тела у гравитационом пољу Земље одређена је формулом:
Нулти ниво потенцијалне енергије у овом случају добија се за бесконачно велико растојање.
за је
На велико растојању тело и не осећа деловање гравитационог поља Земље.
Ако је R полупречник Земље, h удаљеност тела од Земљине површине, формула за гравитациону потенцијалну енергију тела је:
У систему Земља-тело претпоставља се да је покретно само тело, тако да само оно може да врши рад.
Формуле за потенцијалну енергију:
– нулти ниво потенцијалне енергије је површина Земље
– нулти ниво потенцијалне енергије представља случај бесконачно великог растојања између тела и Земље
Додатак:
Конзервативне силе и потенцијална енергија | Потенцијална енергија еластичне опруге |