Что такое гравитационная потенциальная энергия?
Гравитационная потенциальная энергия — это энергия, которой обладает тело благодаря своему положению в поле тяготения. Чем выше вы поднимаете предмет, тем больше потенциальной энергии он накапливает: при падении эта энергия переходит в кинетическую. Наш калькулятор находит запасённую энергию всего по трём величинам — массе, ускорению свободного падения и высоте.
Как пользоваться калькулятором
Введите массу тела в килограммах, ускорение свободного падения (для поверхности Земли возьмите 9,81 м/с², для Луны — 1,62, для Марса — 3,71) и высоту в метрах относительно выбранного нулевого уровня. Калькулятор перемножит три значения и выдаст потенциальную энергию в джоулях (Дж).
Разбор формулы
Уравнение выглядит так:
$$PE = m \times g \times h$$где:
m — масса тела в килограммах (кг)
g — ускорение свободного падения в метрах на секунду в квадрате (м/с²)
h — высота над нулевым уровнем в метрах (м)
Результат получается в джоулях, причём 1 джоуль = 1 кг·м²/с². Потенциальная энергия всегда отсчитывается от выбранного уровня отсчёта, поэтому «h» — это вертикальное расстояние над той точкой, которую вы приняли за ноль.
Пример расчёта
Допустим, ящик массой 10 кг поднимают на 5 метров над землёй на Земле (\(g = 9{,}81 \text{ м/с}^2\)). Тогда
$$PE = 10 \times 9{,}81 \times 5 = 490{,}5 \text{ джоуля}$$Если этот ящик отпустить, перед самым ударом о землю все эти 490,5 Дж перейдут в кинетическую энергию.
Частые вопросы
Зависит ли потенциальная энергия от пути? Нет. Она определяется только изменением высоты по вертикали, а не тем, каким маршрутом тело туда попало.
Какое значение силы тяжести брать? Для повседневных земных расчётов используйте 9,81 м/с². Для сценариев на других планетах подставляйте соответствующие значения g.
Может ли потенциальная энергия быть отрицательной? Да, если высота отсчитывается ниже выбранного нулевого уровня — отрицательное значение просто показывает положение тела относительно нуля.
