Номер 3, страница 150 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

3. Может ли потенциальная энергия тела быть одновременно равной нулю и отличной от нуля?

Решение

Вопрос содержит логическое противоречие. Одна и та же физическая величина в одной и той же системе отсчета не может одновременно иметь два разных значения (быть равной нулю и не равной нулю). Однако, суть вопроса, скорее всего, заключается в особенностях определения потенциальной энергии.

Потенциальная энергия — это относительная величина. Её значение всегда зависит от выбора точки отсчёта, или так называемого нулевого уровня, где потенциальная энергия по определению принимается равной нулю. Для одного и того же тела в одном и том же положении можно выбрать разные нулевые уровни и, соответственно, получить разные значения потенциальной энергии.

Рассмотрим пример с гравитационной потенциальной энергией, которая вычисляется по формуле $E_п = mgh$, где $h$ — высота над нулевым уровнем.

Пусть книга массой $m$ лежит на столе, высота которого над полом составляет $h_{стола}$.

1. Если мы выберем поверхность стола в качестве нулевого уровня, то высота книги над этим уровнем будет $h=0$. Тогда её потенциальная энергия будет равна нулю: $E_{п1} = mg \cdot 0 = 0$.

2. Если же мы выберем уровень пола в качестве нулевого уровня, то высота книги будет $h=h_{стола}$. В этом случае её потенциальная энергия будет отлична от нуля: $E_{п2} = mgh_{стола} > 0$.

Таким образом, потенциальная энергия одного и того же тела в один и тот же момент времени может считаться равной нулю (относительно одного нулевого уровня) и быть отличной от нуля (относительно другого нулевого уровня).

Ответ: Да, может. Значение потенциальной энергии тела зависит от выбора системы отсчета (нулевого уровня). Относительно одного нулевого уровня потенциальная энергия тела может быть равна нулю, а относительно другого — отлична от нуля в один и тот же момент времени.