Существует ли интерпретация (потенциальной) энергии?

Я не согласен с Соном. Потенциальная энергия — это не просто то, что могло бы породить энергию. Это энергия, которая хранится в некоторых степенях свободы, отличных от движения. Например

• Если вы поднимаете груз на 1 м над землей (на земле), то вам необходимо совершить работу . Эта работа запасается не в виде кинетической энергии, а в виде потенциальной энергии.$E_{pot} \approx m g h$.
• Если мы растягиваем пружину, нам нужно совершить работу. Опять же, работа запасается не в виде кинетической энергии, а в виде потенциальной энергии.$E_{pot} = \frac{1}{2}k (\Delta x)^2$, где$k$пружинная постоянная и$\Delta x$расстояние от так называемой точки равновесия.
• Если мы разделим положительный и отрицательный заряд...

Во всех этих примерах именно взаимное расположение объектов порождает потенциальную энергию:

• В первом примере это гравитационная сила, против которой мы поднимаем массу. Работа определяется как$\Delta W = F \cdot \Delta s$, значит, совершаем работу по подъему массы. Эта энергия запасается как потенциальная энергия.
• Во втором примере это сила пружины, против которой мы растягиваемся.
• В третьем примере мы будем совершать работу против электростатической силы.

Потенциальная энергия — это тип энергии, который на самом деле связан с «относительными позициями», но, что более важно, находится во взаимно однозначном соответствии с консервативными силами .

Рассмотрим частицу, стартующую в точке$A$, заканчивая в$B$и подвергается силе$\vec F$что может зависеть от положения. Очень важно знать, как работает$W$совершаемые этой силой, зависят от траектории от$A$к$B$. Если мы хотим сэкономить энергию, мы должны выбрать путь, дающий наименьшую работу. Бывает, что для некоторых сил, называемых консерваторами, работа не зависит от пути, поэтому она может зависеть только от начальной и конечной точек. Учитывая эту консервативную силу, мы определяем величину$U$, называемая потенциальной энергией, которая принимает реальные значения в пространстве и такая, что работа$\vec F$от$A$к$B$равен минусу разности между значениями$U$между$A$и$B$, т.е.

Как видите, если совсем нет силы, то нет и работы, а значит$\Delta U=0$для любых точек$A$и$B$. Это означает, что потенциальная энергия действительно может существовать, но она постоянна в пространстве (конечно, вы можете принять эту константу равной нулю). Гравитационная сила, электростатическая сила, сила закона Гука являются примерами консервативных сил. С любой из этих сил связана потенциальная энергия, такая, что$W=-\Delta U$. С другой стороны, диссипативные силы, такие как трение, не являются консервативными и поэтому не связаны с потенциальной энергией.

Это именно то, на что это похоже. «Потенциал» + «энергия». Это энергия, которой что-то на самом деле еще не имеет, но может получить в зависимости от своего положения. Если что-то находится на земле, у него нет потенциала для получения энергии. Если он находится высоко в воздухе, то при падении он может получить много энергии.

Обратите внимание, однако, что на самом деле это всего лишь одна интерпретация, дающая интуитивное представление об основах физики. На самом деле нет никакой реальной причины говорить, что потенциальная энергия не считается законной формой энергии, и многие области физики легче понять, если рассматривать их как таковые.

Насколько сложно сохранить что-то таким, какое оно есть? Сколько энергии вы можете получить, если позволите ей делать что-то еще?

Действительно интуитивно бросьте кирпич: он ударяется о землю с некоторой кинетической энергией, эта энергия исходит из потенциальной энергии, которую кирпич имеет, когда он не находится на полу.

Потенциальная энергия в основном полезна для балансировки сохранения энергии. Если в падающем кирпиче есть энергия, она уже должна быть в системе.

Когда вы держите кирпич, вы чувствуете его вес (масса * гравитация). Вы можете позволить кирпичу воздействовать этой силой на что-то другое, кроме вас, на расстоянии, равном тому, насколько высоко вы можете его опустить. Для гравитационной потенциальной энергии уравнение Энергия = масса * гравитация * высота. Если вы прорежете дыру в полу, вы можете опустить его дальше, и вам нужно будет заново определить высоту, на которую теперь может упасть кирпич.