Разница энергий камня в точке
![$b$ $b$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/d/4bdc8d9bcfb35e1c9bfb51fc69687dfc82.png)
и в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
равна
![$Fh.$ $Fh.$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/4/7/34748917798b688128e83f3b22f25a1b82.png)
Так?
Нет, не так. Разница энергий камня,
когда он был в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
и
когда он был в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
равна
![$Fh.$ $Fh.$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/4/7/34748917798b688128e83f3b22f25a1b82.png)
А вот если он вернётся в эти точки, то ещё ничего не известно.
Есть такое понятие: потенциальная сила. Для неё - энергия зависит от точки, и всё. Но не все силы потенциальны. Например, сила трения - не потенциальна.
1. В первом примере с инерциальной системой отчета, нет никакого трения. Есть сила, совершающая работу и придающая телу кинетическую энергию. Всё! Энергия камня в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
равна нулю.
2. В примере с падением камня в гравитационном поле мы рассматриваем консервативные силы.
Камень падает из точки
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
, где он обладает потенциальной энергией
![$mgh$ $mgh$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/e/9/3e9a71c8957a16e43dc060eda35a0add82.png)
, в нулевую точку
![$b$ $b$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/d/4bdc8d9bcfb35e1c9bfb51fc69687dfc82.png)
(точку, в которой потенциальная энергия условно равна нулю). Приобретенная кинетическая энергия камня в нулевой точке
![$b$ $b$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/d/4bdc8d9bcfb35e1c9bfb51fc69687dfc82.png)
равна
![$mgh$ $mgh$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/e/9/3e9a71c8957a16e43dc060eda35a0add82.png)
. Эту энергию камню передала гравитационная сила, выполнив работу при падении камня.
Еще раз! Эту работу совершила гравитационная сила, создаваемая гравитационным полем, а не какая-то потенциальная энергия, сидевшая в камне, когда он находился в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
. Если она в нем сидела, то по закону сохранения должна там и остаться, а если она осталась, то полная механическая энергия в точке
![$ b$ $ b$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/d/1/6d112c31845c233982f8028bf51341fa82.png)
должна быть равной сумме потенциальной энергии камня в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
и энергии, которую он дополучил при падении из точки
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
в точку
![$b$ $b$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/d/4bdc8d9bcfb35e1c9bfb51fc69687dfc82.png)
. Но это не так. Куда «испарилась» потенциальная энергия камня, которая «сидела» в нем, когда он был в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
?
Падая, камень приобрел столько энергии, сколько работы совершила сила тяжести. Больше механической энергии, кроме, как приобретенной от работы силы тяжести, в камне нет. Где энергия, которой он уже обладал в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
до начала своего падения? Она же не могла исчезнуть, если она была отлична от нуля, но она исчезла. А значит, её и не было.
А теперь давайте камень, который лежит в точке
![$b$ $b$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/d/4bdc8d9bcfb35e1c9bfb51fc69687dfc82.png)
на нулевом уровне и имеет потенциальную энергию, равную нулю, осторожно перенесем в точку
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
. В точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
у него появится потенциальная энергия
![$mgh$ $mgh$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/e/9/3e9a71c8957a16e43dc060eda35a0add82.png)
(по отношению к нулевому уровню). Скажите, откуда взялась эта энергия у камня? Результирующая сила, действующая на камень в процессе его переноса, равна нулю - ведь на камень действует сила тяжести и сила реакции руки, а они уравновешены. Значит, равна нулю и работа, выполненная этой нулевой результирующей силой. А энергия у камня появилась. Не странно?
Конечно, перенося камень на более высокий потенциальный уровень, мы совершили работу. Но сила гравитации, действуя на камень, тоже совершила работу – только отрицательную. Иными словами, сила гравитации забрала работу, которую совершили мы. У камня ничего не осталось. Так о какой же потенциальной энергии камня мы говорим? Это «физичное» понятие?
Я тут не пытаюсь опровергать понятие потенциальной энергии. Я говорю, что понятие потенциальной энергии тела не есть физическое понятие.
Тут есть одна тонкость. Надеюсь, что она для вас очевидна.
-- 26.03.2015, 21:19 --Какая именно разница? Разница между энергией в точке
![$b$ $b$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/d/4bdc8d9bcfb35e1c9bfb51fc69687dfc82.png)
и работой силы? Она равна энергии в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
(для потенциальных, как уже упоминалось, сил). Или какая-то другая? Таки напомню: когда из одного вычитают другое, это называется разностью. Что вы называете в контексте разницей — совершенно непонятно.
Полная механическая энергия камня в точке
![$b$ $b$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/d/4bdc8d9bcfb35e1c9bfb51fc69687dfc82.png)
равна его кинетической энергии и численно равна
![$mgh$ $mgh$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/e/9/3e9a71c8957a16e43dc060eda35a0add82.png)
. Работа гравитационной силы по перемещению камня из точки
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
в точку
![$b$ $b$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/d/4bdc8d9bcfb35e1c9bfb51fc69687dfc82.png)
равна
![$mgh$ $mgh$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/e/9/3e9a71c8957a16e43dc060eda35a0add82.png)
. Их разность равна нулю. Значит, полная механическая энергия камня в точке
![$a$ $a$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/4/b/44bc9d542a92714cac84e01cbbb7fd6182.png)
должна быть равна нулю. Но она ведь равна потенциальной энергии
![$mgh$ $mgh$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/e/9/3e9a71c8957a16e43dc060eda35a0add82.png)
, а не нулю.