Question

За счет чего увеличивается потенциальная энергия поднимающегося воздушного шара? Не нарушается ли при этом закон сохранения энергии?

Answer 1

Потенциальная энергия шара увеличивается с увеличением высоты подъема, а вот скорость его движения. а следовательно, кинетическая энергия уменьшается. Значит закон сохранения энергии не нарушается. 

Answer 2

Увеличение потенциальной энергии поднимающегося воздушного шара происходит за счет выполнения работы против силы тяжести Земли. Когда шар поднимается вверх, преодолевая гравитационное притяжение, энергия, затрачиваемая на подъем, преобразуется в потенциальную энергию.

Потенциальная энергия поднимающегося объекта в поле тяжести определяется формулой:

\[E_{\text{пот}} = m \cdot g \cdot h\]

где: - \(E_{\text{пот}}\) - потенциальная энергия, - \(m\) - масса объекта (в данном случае, масса воздушного шара), - \(g\) - ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с² на поверхности Земли), - \(h\) - высота подъема.

Сумма потенциальной и кинетической энергий остается постоянной в отсутствие потерь на трение и других энергетических потерь. Таким образом, если шар поднимается, его потенциальная энергия увеличивается за счет увеличения высоты, а кинетическая энергия (если шар движется) уменьшается. При спуске происходит обратный процесс.

Закон сохранения энергии при этом не нарушается, так как сумма кинетической и потенциальной энергий остается постоянной, при условии отсутствия потерь энергии на другие формы (например, на тепловые потери из-за трения воздуха).