Может ли потенциальная энергия быть отрицательной кратко

Обновлено: 05.07.2024

Теоретически - может. Дело в том, что потенциальная энергия (потенциал) в какой-то точке определяется с точностью до константы. Или другими словами - все зависит от начала отсчета.

Подобно в электрике, когда за нуль принимается потенциал Земли. Напряжение в этом случае может быть как положительным, так и отрицатильным.

Если камень на горе обладает положительной потенциальной энергией, то камень в глубокой яме должен иметь отрицательную потенциальную энергию? За ноль принимаем уровень земли.

Все верно.
Можно за ноль принять любую точку. Нередко в физике принимают за ноль бесконечность.
Практический смысл имеет изменение потенциальной энергии, а не энергия как такова.

Может, если потенциальная энергия зависит от разности потенциалов в двух точках. Потенциальная энергия пудовой гири, если она на балконе, относительно уровня земли положительная. Потенциальная энергия той же гири, но лежащей на дне колодца, и относительно того же уровня, уже отрицательная. Это следует хотя бы из того, что для получения нулевой потенциальной энергии гири, если за нулевой принять энергию на уровне земли, гирю придётся поднять, то есть совершить работу.

Вообще всегда, когда в выражение потенциальной энергии не входит квадрат (а он иногда входит - например, энергия заряженного конденсатора или сжатой/растянутой пружины потенциальная, но всегда положительная), знак её может быть любым.

Что интересно, потенциальная энергия заряда в электрическом поле, а не в конденсаторе, может быть любого знака, не только положительной.

Способность (потенция) тела поглощать энергию и есть отрицательная потенциальная энергия. Для перемещения массы в 1 кг на 1 метр за 1 сек тратится 1 Дж. Вот эта энергия для этого "1 кг" и есть "отрицательная потенциальная энергия".

По определению нет. Буква "э" в слове "энергия" обозначает, что что-то выходит наружу. И, следовательно, добавляется.

Энергия - это способность производить какую-то работу.

А дальше начинаются философские рассуждения времен Исуса Христа на тему, что бог - это огонь, а материя - это занавеска в Храме, которая бога и скрывает.

Но тело также может и поглощать энергию. Например, нагреваясь при этом, в результате силы трения.

Кроме того, все относительно. Поэтому, иногда приходится бежать, чтобы оставаться на месте. Например, на эскалаторе.

В греческом слове "энергия" начальное "эн" означает как раз "в", а "эргон" - это "дело", "деятельность ".

В общем, подумайте, может ли тело обладать отрицательной энергией? Если да, то что подразумевается под отрицательной энергией и можно ли получить отрицательную энергию?

полная энергия системы может быть отрицательным, если величина потенциальная энергия больше, чем величина кинетическая энергия. Зная это, теперь возникает вопрос: может ли потенциальная энергия быть отрицательной? Подробно ответ на этот вопрос дан в этой статье.

Как потенциальная энергия может быть отрицательной

Отрицательная потенциальная энергия - понятие относительное, зависит от системы отсчета.

Потенциальная энергия может быть отрицательной, когда тело удерживается в точке отсчета, обладая нулевой энергией. Если объект находится ниже поверхности земли, он обладает отрицательной потенциальной энергией.

Рассмотрим объект на трех разных высотах. Если A - точка ниже поверхности земли, то B - точка на поверхности земли. C - точка над поверхностью земли. Теперь объект находится в точке B; поскольку точка B находится на поверхности земли, она имеет нулевую потенциальную энергию.

Иллюстрация, показывающая, что потенциальная энергия может быть отрицательной

Когда объект поднимается и достигает точки C, он имеет максимальную потенциальную энергию из-за своей высоты. Пока объект находится в точке C, его потенциальная энергия будет максимальной. Предположим, что объект падает обратно в точку B, его потенциальная энергия уменьшается, а коэффициент усиления I становится равным нулю.

Если объект в точке B падает в точку A, которая находится ниже поверхности земли, объект обладает некоторой потенциальной энергией. Потенциал объекта в точке A отрицательный, потому что эталонная энергия под поверхностью земли равна нулю. Таким образом, мы можем сказать, что работа, совершаемая гравитационным полем, переносит массу из бесконечности на поверхность земли, а потенциальная энергия отрицательна. Точно так же, когда мяч подбрасывается в воздух, мяч приобретает положительную потенциальную энергию, поскольку мяч движется против силы тяжести.

Кредиты изображения: Изображение предоставлено Векторы OpenClipart из Pixabay

Когда мяч падает обратно на землю из-за гравитационного притяжения, кинетическая энергия объекта максимальна. Идеологически можно сказать, что мяч приобрел отрицательную потенциальную энергию.

Может ли потенциальная энергия весны быть отрицательной

Пружина может обладать отрицательной потенциальной энергией в зависимости от положения пружины.
Пружина обладает потенциальной энергией, когда она сжимается или растягивается.

Обычно пружина имеет два крайних положения и положение равновесия. Пружины обладают нулевой потенциальной энергией в крайнем положении.

Если мы поместим пружину в исходную нулевую точку в качестве положения равновесия, пружина будет обладать отрицательной потенциальной энергией как

Где; k - жесткость пружины; x - смещение пружины. Однако, если пружина освобождается от сжатия, она возвращается в исходное положение. При этом весна потеряла свою потенциальную энергию. Когда пружина возвращается в исходное положение, она восстанавливает потерянную потенциальную энергию. Но будет небольшая разница в потенциальной энергии.

Иллюстрация, показывающая, что потенциальная энергия весны может быть отрицательной

Теперь изменение потенциальной энергии будет

Чтобы компенсировать потенциальную энергию, мы можем добавить константу. Пусть V₀ быть константой; тогда потенциальная энергия будет

Из приведенного выше выражения мы знаем, что даже несмотря на то, что пружина имеет отрицательную потенциальную энергию, изменение потенциальной энергии пружины всегда положительно, потому что сила, соответствующая изменению потенциальной энергии пружины, равна простому гармоническому движению.

Может ли гравитационная потенциальная энергия быть отрицательной?

Если тело должно пройти ниже опорного уровня энергии или удерживаться на большей высоте от силы тяжести, потенциальная энергия гравитации будет отрицательной.

Предположим, тело движется на определенной высоте; гравитация хочет привлечь к себе тело. Но организму нужно определенное количество гравитационно потенциальная энергия путешествовать против силы тяжести, делая работу, выполняемую гравитацией, отрицательной. Следовательно, гравитационная потенциальная энергия становится отрицательной по мере того, как тело движется к бесконечной высоте.

Обычно, когда тело поднимается, оно имеет либо нулевое, либо максимальное количество потенциальная энергия. Но в случае гравитационной потенциальной энергии работа, совершаемая гравитацией, всегда будет отрицательной.

По уравнению гравитационной потенциальной энергии,

Аналогично PE₂ = -Fd cosθ = mgh

ЧП₁ и ЧП₂ оба находятся в разных системах отсчета, поэтому гравитационная потенциальная энергия имеет как положительное, так и отрицательное значение.

Часто задаваемые вопросы

Влияет ли отрицательная потенциальная энергия на кинетическую энергию?

Кинетической энергией обладает движущееся тело за счет работы, совершаемой на теле потенциальной энергией.

Кинетическая энергия всегда положительна, потому что величина, входящая в кинетическую энергию, т. Е. Масса и скорость, всегда положительны, потому что квадрат любого числа всегда положителен. Следовательно, кинетическая энергия остается положительной, даже если потенциальная энергия отрицательна.

Чем вызваны негативные работы на объекте?

Работа, выполняемая объектом, считается отрицательной только тогда, когда объект смещается против приложенной силы.

Сила трения - одна из причин плохой проделанной работы. Сила трения всегда замедляет движение в направлении, противоположном приложенной силе, что приводит к отрицательной работе, выполняемой над объектом. Другая причина - сила тяжести; если объект удаляется от гравитационного воздействия, то гравитация вызывает отрицательную работу, выполняемую над объектом.

Приведите примеры отрицательной потенциальной энергии.

Если рассматривать ориентир как стол, то книга на полу имеет отрицательную потенциальную энергию.
Планеты Солнечной системы обладают отрицательной потенциальной энергией.
Крыса в норе в земле обладает отрицательной потенциальной энергией.

Что подразумевается под отрицательной потенциальной энергией весны?

Отрицательная потенциальная энергия пружины определяется в терминах направления возвращающей силы и приложенной силы.

В упругом теле работа, выполняемая над объектом, вызванная восстанавливающей силой, противоположна силе приложения, тогда запасенная потенциальная энергия считается отрицательной. потенциальная энергия весны.

Наталья, любая потенциальная энергия определена с точностью до произвольной постоянной. Сие означает, что она допускает добавление любой (!) постоянной величины, любого знака - и будет оставаться потенциальной энергией. Например, если, как это обычно и делают, положить, что тело в отдалении от гравитирующих масс имеет нулевую энергию, то вблизи любой звезды или планеты она отрицательна. Представляете кошмар: всю жизнь человечество прожило с отрицательной гравитационной энергией. И ничего - живут. .
А формула mgh показывает РАЗНОСТЬ уровней этой энергии на разных высотах.

Если объект лежит в потонциальной яме то для того чтобы его достать понадобится совершить работу. Вот вам и отрицательная потенциальная энергия.

Потенциальная энергия измеряется от какого-то уровня. Следовательно, вполне может - например, для тел, находящихся под поверхностью Земли.

ребята, вы бред пишите!
вот формула расчета потенциальной энергии
Ep = mgh,
где Ep — потенциальная энергия тела
m — масса тела
g — ускорение свободного падения
h — высота положения центра масс тела над произвольно выбранным нулевым уровнем.

она не может быть отрицательной, т. к. эта энергия основана на гравитации, а значит, тело, находясь ниже нулевой отметки, не имеет никакой потенциальной энергии!

За нулевую отметку могут быть взяты разные уровни высот. Можно находить энергию относительно одной высоты, тогда относительно другой она будет отличаться. Мы можем взять за нулевую высоту, например, высоту над поверхностью Земли, тогда энергия на поверхности будет отрицательной

Потенциальная энергия – это относительная физическая величина, которая характеризует взаимодействие тел или частей одного тела. В зависимости от сил взаимодействия может иметь: гравитационный характер или ею может обладать деформированное тело.

Относительные величины могут быть отрицательными, поскольку зависят от выбора точки отсчета (нулевого уровня).

Написать правильный и достоверный ответ;
Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.

Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.

Выбор начала отсчета потенциальной энергии

Покажем, как объяснить ученикам, что при изучении механических явлений во многих случаях удобно выбрать уровень отсчета потенциальной энергии так, что она будет иметь отрицательное значение.

Анализ преобразования энергии подразумевает более детальное знакомство учащихся с ее формами. В любом учебнике сообщается, что тело массой m, движущееся относительно выбранной системы отсчета с какой-то скоростью v, обладает в этой системе кинетической энергией Eкин = mv2/2. Если же в какой-то системе отсчета тело неподвижно, то его кинетическая энергия равна нулю. Поэтому кинетическую энергию тела называют энергией движения. В отличие от других характеристик движения, таких, как скорость v или импульс p = mv, кинетическая энергия не связана с направлением движения. Она является скалярной величиной. Целесообразно предложить ученикам самостоятельно показать, что кинетическая энергия тела и системы тел не может быть отрицательной величиной.

Природа потенциальной энергии может быть совершенно различной. В случае с математическим маятником (материальная точка массой m, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити длиной l) она связана с притяжением груза маятника Землей. Именно это гравитационное взаимодействие уменьшает скорость груза при его движении вверх. В случае с теннисным мячом, ударяющимся о стенку, потенциальная энергия связана с деформацией мяча. Общее же у энергии взаимодействия груза с Землей и энергии деформации то, что такая энергия может преобразовываться в кинетическую энергию и обратно.

Однако далеко не все процессы обратимы. Например, при ударе молотка по кусочку свинца кинетическая энергия молотка вроде бы исчезает бесследно – молоток почти не отскакивает после удара. В данном случае происходит преобразование кинетической энергии молотка в теплоту и последующая ее необратимая диссипация.

Подробнее рассмотрим понятие потенциальной энергии. Природа потенциальной энергии различна, поэтому нет единой формулы для ее вычисления. Из всех видов взаимодействия мы чаще всего встречаемся с гравитационным взаимодействием Земли и тел, находящихся вблизи ее поверхности, поэтому в первую очередь следует остановиться на обсуждении особенностей гравитационного взаимодействия.

Какова формула для расчета потенциальной энергии взаимодействия Земли с находящимися вблизи ее поверхности телами? Ответ подсказывают колебания маятника. Обратите внимание (рис. 1): точки В, в которых кинетическая энергия полностью преобразуется в скрытую (потенциальную) форму, и точка А,

где кинетическая энергия маятника полностью восстанавливается, лежат на разной высоте над поверхностью Земли. Еще Гюйгенс выяснил, что высота h подъема маятника до точки В пропорциональна квадрату его скорости v2макс в нижней точке А. Лейбниц оценивал величину скрытой (потенциальной) энергии в точках В по массе m груза маятника и высоте h его подъема при колебаниях. Точные измерения максимальной скорости vмакс и высоты h показывают, что всегда выполняется равенство:

где g  10 Н/кг = 10 м/с2. Если в соответствии с законом сохранения энергии считать, что вся кинетическая энергия маятника преобразуется в точках В в энергию гравитационного взаимодействия его груза с Землей, то энергию этого взаимодействия нужно рассчитывать по формуле:

В этой формуле скрыто условное соглашение: положение взаимодействующих тел, при котором энергия их взаимодействия Еп условно считается равной нулю (нулевой уровень), выбирается так, что в этом положении высота h = 0. Но при выборе нулевого уровня физики руководствуются только стремлением предельно упростить решение задачи. Если по каким-то соображениям удобно считать, что потенциальная энергия равна нулю в точке на высоте h0  0, то формула для потенциальной энергии принимает вид:

Рассмотрим падение камня со скалы (рис. 2). Необходимо определить, как изменяется кинетическая энергия Ек камня и потенциальная энергия Еп его взаимодействия с Землей по мере падения. Предположим, что на краю скалы (точка А) скорость камня равна нулю.

При падении камня его трение о воздух невелико, поэтому можно считать, что нет диссипации энергии и перехода ее в теплоту. Следовательно, согласно закону сохранения энергии при падении камня не меняется сумма кинетической и потенциальной энергии системы тел Земля + камень, т.е.

1. Согласно условию задачи в точке А скорость камня равна нулю, поэтому Ек| A = 0.

2. Нулевой уровень потенциальной энергии взаимодействия камня с Землей удобно выбрать так, чтобы предельноупростить решение задачи. Поскольку указана только одна фиксированная точка – край скалы А, – то разумно принять ее за начало отсчета и положить Еп| A = 0. Тогда полная энергия (Ек + Еп)|A = 0. Следовательно, в силу закона сохранения энергии сумма кинетической и потенциальной энергий камня и Земли остается равной нулю во всех точках траектории:

Сумма двух ненулевых чисел равна нулю только при условии, что одно из них отрицательное, а другое – положительное. Мы уже отмечали, что кинетическая энергия не может быть отрицательной. Поэтому из равенства (Ек + Еп)|B = 0 следует, что потенциальная энергия взаимодействия падающего камня с Землей является величиной отрицательной. Это связано с выбором нулевого уровня потенциальной энергии. За нулевую точку отсчета координаты h камня мы приняли край скалы. Все точки, через которые пролетает камень, лежат ниже края скалы, и значения координат h этих точек лежат ниже нуля, т.е. они отрицательны. Следовательно, согласно формуле Еп = mgh отрицательной должна быть и энергия Еп взаимодействия падающего камня с Землей.

Из уравнения закона сохранения энергии Ек + Еп = 0 вытекает, что на любой высоте h вниз от края скалы кинетическая энергия камня равна его потенциальной энергии, взятой с обратным знаком:

(при этом следует помнить, что h – отрицательная величина). Графики зависимости потенциальной энергии Еп и кинетической энергии Ек от координаты h показаны на рис. 3.

Нелишне тут же разобрать и случай, когда камень подбрасывается вверх в точке А с некоторой вертикальной скоростью v0. В начальный момент кинетическая энергия камня Eк = mv02/2, а потенциальная энергия, по соглашению, равна нулю. В произвольной точке траектории полная энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий mv2/2 + mgh. Закон сохранения энергии записывается в виде:

mv02/2 = mv2/2 + mgh.

Здесь h может иметь как положительные, так и отрицательные значения, что соответствует движению камня вверх от точки бросания или падению ниже точки А. Таким образом, при определенных значениях h потенциальная энергия положительна, а при других – отрицательна. Этот пример должен показать учащемуся условность приписывания потенциальной энергии определенного знака.

После знакомства учащихся с приведенным выше материалом, целесообразно обсудить с ними следующие вопросы:

1. При каком условии равна нулю кинетическая энергия тела? потенциальная энергия тела?

2. Объясните, соответствует ли закону сохранения энергии системы тел Земля + камень график на рис. 3.

3. Как меняется кинетическая энергия подброшенного мяча? Когда она уменьшается? увеличивается?

4. Почему при падении камня его потенциальная энергия оказалась отрицательной, а при скатывании мальчика с горки ее считают положительной?

Основные этапы развития астрономии. Гипотеза Лапласа: С точки зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непонятно.

Читайте также: