§ КВ Потенциальная энергия
В чём состоит принцип минимума потенциальной энергии? Почему потенциальная сила направлена в сторону убывания потенциальной энергии?
Решение
Принцип минимума потенциальной энергии (§ ): любая замкнутая система стремится перейти в такое состояние, в котором её потенциальная энергия минимальна. Например, шар скатывается на дно ямы, а не остаётся на её краю; тело падает вниз, где энергия меньше.
Почему сила направлена в сторону убывания энергии. Пусть тело перемещается из положения с большей энергией в положение с меньшей: . По формуле () работа потенциальной силы .
Работа положительна, когда , то есть угол между вектором силы и вектором перемещения острый. Значит, сила имеет составляющую (компоненту) вдоль перемещения, то есть направленную в сторону убывания потенциальной энергии. Так сила тяжести направлена вниз — туда, где меньше.
Ответ
Замкнутая система стремится к состоянию с минимальной потенциальной энергией. Работа потенциальной силы положительна при убывании энергии, значит угол между силой и перемещением острый и сила направлена в сторону убывания .
