Механічна енергія. Потенціальна енергія

Фізика 8 клас | §7 | Бар'яхтар та ін., 2025

Що таке енергія? — Здатність виконувати роботу

Визначення

Енергія — фізична величина, що є мірою здатності тіла (або системи тіл) виконувати роботу

Одиниця вимірювання

В системі СІ енергія вимірюється у джоулях (Дж)

Зв'язок з роботою

Тіло виконує роботу → енергія зменшується; над тілом виконують роботу → енергія збільшується

Механічна енергія та її види

Механічна енергія — енергія, пов'язана з рухом і взаємодією тіл. Вона має два види:

Повна механічна енергія: E = Eₖ + Eₚ

Кінетична енергія Eₖ

Енергія руху тіла

Потенціальна енергія Eₚ

Енергія взаємодії тіл або частин тіла

Потенціальна енергія — енергія взаємодії

Гравітаційна

Тіло підняте на висоту над рівнем відліку накопичує енергію завдяки силі тяжіння

Пружності

Деформована пружина (стиснута або розтягнута) зберігає пружну потенціальну енергію

Потенціальна енергія — це енергія, зумовлена взаємодією тіл або частин тіла. Вона залежить від положення тіла або ступеня його деформації.

Гравітаційна потенціальна енергія: Eₚ = mgh

Формула: Eₚ = mgh

  • m — маса тіла (кг)
  • g ≈ 10 м/с² — прискорення вільного падіння
  • h — висота над нульовим рівнем (м)

Висота вимірюється від нульового рівня — довільно обраної поверхні відліку (підлога, земля, стіл). Чим більша висота і маса — тим більша Eₚ.

Потенціальна енергія пружності: Eₚ = kx²/2

Формула: Eₚ = kx²/2

  • k — жорсткість пружини (Н/м)
  • x — деформація пружини (м)

Накопичення

Пружина накопичує енергію при стисканні або розтягуванні

Нульовий рівень

Недеформований стан пружини (x = 0) — точка відліку

Потенціальна енергія навколо нас

🏹 Лук і стріла

Деформована тятива накопичує енергію пружності, яка передається стрілі

🪂 Парашутист на висоті

Має значну гравітаційну потенціальну енергію відносно землі

📚 Книжка на полиці

Має потенціальну енергію відносно підлоги, рівну mgh

🎢 Гірка в парку атракціонів

На вершині — максимальна Eₚ, внизу — максимальна Eₖ

Розв'яжемо задачу разом!

Задача: Яблуко масою 200 г висить на гілці на висоті 3 м від землі. Яка його потенціальна енергія?

01

Дано

m = 0,2 кг; h = 3 м; g = 10 м/с²

02

Розв'язання

Eₚ = mgh = 0,2 · 10 · 3 = 6 Дж

03

Висновок

Яблуко здатне виконати роботу 6 Дж, падаючи на землю