Работа силы тяжести. Потенциальная энергия тела, поднятого над землей

1. Сила тяжести и её работа

Сила тяжести действует на любое тело, находящееся на Земле, и направлена вниз — к центру Земли.

Если тело перемещается, сила тяжести может совершать работу.

A = mgh

Где:

• A — работа силы тяжести

•  — масса тела

• 
  

•  — высота

 Если тело падает, работа положительная.
 Если тело поднимают вверх, работа силы тяжести отрицательная.

Наглядный чертёж

Подъём тела:

     ↑ h
    [●]
     |
     ↓ Fтяж

Работа силы тяжести отрицательная

Падение тела:

     ↓ движение
    [●]
     |
     ↓ Fтяж

Работа положительная

2. Потенциальная энергия

Когда тело поднято над землёй, оно обладает потенциальной энергией.

 Эта энергия зависит от:

• массы тела

• высоты над поверхностью Земли

Чем выше поднято тело, тем больше его потенциальная энергия.

Пример

Если поднять груз массой 2 кг на высоту 5 м:

Наглядный чертёж

Большая высота → большая энергия

      [●]
       |
       |
       |
-------Земля-------

Маленькая высота → меньшая энергия

3. Связь работы и энергии

Очень важно понимать:

Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии с противоположным знаком

Это означает:

• при падении энергия уменьшается

• при подъёме энергия увеличивается

4. Превращение энергии

Потенциальная энергия может превращаться в кинетическую:

Падение тела:

[●] (высоко, Ep большая)
   ↓
[●] (движется быстрее, Ek растёт)

 Чем ниже тело, тем меньше потенциальная энергия и больше скорость.

5. Единицы измерения

• Работа — джоуль (Дж)

• Потенциальная энергия — джоуль (Дж)

6. Важные выводы

• Сила тяжести может совершать работу

• Потенциальная энергия зависит от высоты

• При падении энергия уменьшается, при подъёме — увеличивается

• Энергия может превращаться из потенциальной в кинетическую

Вопросы для самопроверки

• Что называется работой силы тяжести?

• Когда работа силы тяжести положительная?

• Когда она отрицательная?

• Что такое потенциальная энергия?

• От каких величин она зависит?

• Запишите формулу потенциальной энергии.

• Как изменится энергия при увеличении высоты в 2 раза?

• Как связаны работа и потенциальная энергия?

• Что происходит с энергией при падении тела?

• Приведи пример превращения энергии.