Question

Тело, поднятое в точку М на высоту h над поверхностью земли, падает вертикально вниз в точку С, которая находится на глубине h от поверхности земли. Выберите за нулевой уровень потенциальной энергии поверхности земли (точка О). Найдите потенциальную энергию тела: а) в точке М; б) в точке N; в) в точке С. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Answer 1

Если на уровне земли принять потенциальную энергию за 0, то:

а) Потенциальная энергия тела в точке M:
Eп_M = m*g*h

б) Потенциальная энергия тела в точке O:
Eп_O = 0
Т.к. именно этот уровень выбран за нулевой для отсчёта потенциальной энергии

в) Потенциальная энергия тела в точке C:
Eп_C = - m*g*h
Знак "минус" говорит о том, что тело ниже нулевого уровня потенциальной энергии

Answer 2

Для нахождения потенциальной энергии тела на разных высотах (точках) относительно выбранного нулевого уровня потенциальной энергии (точка О), используем формулу для потенциальной энергии:

Потенциальная энергия (PE) = масса × ускорение свободного падения (g) × высота

где: масса - масса тела, ускорение свободного падения (g) - приближенное значение 9.8 м/с² на поверхности Земли, высота - высота относительно нулевого уровня.

а) Потенциальная энергия тела в точке М:

На высоте М высота относительно нулевого уровня равна h. Пусть масса тела равна m.

PE_М = m × g × h

б) Потенциальная энергия тела в точке N:

На высоте N высота относительно нулевого уровня равна 0, так как точка N находится на поверхности Земли. Потенциальная энергия на поверхности Земли считается нулевой.

PE_N = 0

в) Потенциальная энергия тела в точке С:

На глубине С высота относительно нулевого уровня также равна h (так как точка С находится на глубине h от поверхности Земли).

PE_С = m × g × h

Обратите внимание, что потенциальная энергия зависит только от высоты тела над нулевым уровнем, а не от траектории движения или точки, где тело находится в данный момент времени.