1、勢能定義
在相互作用力是“耗散力”(如摩擦力)時(shí),設物體由A點(diǎn)(假設它是勢能零點(diǎn))移到B點(diǎn)克服它做功為W,當物體由B點(diǎn)回到A點(diǎn)時(shí),它并不能對物體做功(如克服摩擦力做功時(shí),物體的動(dòng)能轉化為內能,而無(wú)法利用這部分內能對物體做功),故不能說(shuō)由于耗散力存在使物體具有了勢能。與此相反,如果上述過(guò)程是在保守力作用下進(jìn)行的,那么物體從B回到A時(shí),保守力對物體做的功正好等于W,這是因為保守力所做的功才只與物體的初始和最終的相對位置有關(guān)。如果物體不受其它力的作用那么這個(gè)功W就使物體得到同樣多的動(dòng)能。故我們說(shuō)物體在B點(diǎn)有勢能W?傊畡菽艿拇笮∮审w系內各物體之間保守力所作的功來(lái)量度。勢能是屬于物體系共有的能量,通常說(shuō)一個(gè)物體的勢能,實(shí)際上是一種簡(jiǎn)略的說(shuō)法。勢能是一個(gè)相對量。選擇不同的勢能零點(diǎn),勢能的數值一般是不同的。
2、勢能計算方法
能量是指物體或系統做功的能力。它有多種形式,包括機械、熱力、化學(xué)、核能和其他形式。
功是指能量從一個(gè)物體轉移到另一個(gè)物體,它與動(dòng)能有密切的關(guān)系。
功率是兩個(gè)或兩個(gè)以上物體之間能量轉移的速度。
這三個(gè)概念緊密相關(guān),理解每個(gè)概念都需要了解其他概念的背景。
能量和功是用焦耳來(lái)測量的,焦耳是以物理學(xué)家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳的名字命名的。能量和功是用同樣的單位來(lái)測量的,因為它們相當于一枚硬幣的兩面——功就是運動(dòng)中的能量。
功率是以瓦特計量的,瓦特是以蘇格蘭發(fā)明家詹姆斯·瓦特的名字命名的。瓦特數是熱產(chǎn)生的量度。任何時(shí)候能量轉移,就會(huì )產(chǎn)生熱量,它轉移的越快,就會(huì )產(chǎn)生越多的熱量。
如果要將這種互動(dòng)形象化的話(huà),有一個(gè)簡(jiǎn)單方法,就是你用手取暖。當你冷的時(shí)候,你可能會(huì )搓著(zhù)手取暖。
現在想象你的雙手以最快的速度一起閉合運動(dòng)。更多的能量被使用,這意味著(zhù)做了更多的功。這個(gè)功需要更多的能量,產(chǎn)生更多的熱量。
任何給定物體的勢能都是對其做功、發(fā)熱和發(fā)電的潛在能量的測量。
因此,一個(gè)物體的重力勢能的計算是它的質(zhì)量、離地球的距離、電荷、離其他物體的距離和內部彈性力(即任何內部機械力)的和。
簡(jiǎn)化后的重力勢能公式為:EP= mgh,EP為勢能, m為質(zhì)量,g為重力加速度(地表為9.8 m/s^2);h是高度。