Потенциальная энергия в классическом понимании. Глубже этого наука не идет. Бесконечная стагнация.

Одной из самых понятных энергий является потенциальная энергия. Ее вычисляют и преобразовывают школьники, студенты и все остальные вплоть до академиков.

Стандартные определения потенциальной энергии примерно такие:

“Потенциальная энергия, часть общей механической энергии системы, зависящая от взаимного расположения частиц, составляющих эту систему, и от их положений во внешнем силовом поле

”. (БСЭ).

или

“Потенциальная энергия — скалярная физическая величина, характеризующая способность некого тела (или материальной точки) совершать работу за счет его нахождения в поле действия сил. Другое определение: потенциальная энергия — это функция координат, являющаяся слагаемым в лагранжиане системы, и описывающая взаимодействие элементов системы. Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином”. (“Наука”, Интернет).

Это, конечно, не совсем точные определения. Например, железный шар падает на наковальню и останавливается. Откуда взялась механическая энергия? Из потенциальной. А откуда взялась тепловая энергия для нагрева шара и наковальни? Из потенциальной. Получается, что механическая энергия является частью потенциальной энергии, а не наоборот. Да и большая неоднозначность в расположении частиц говорит о не строгости определения. Можно частицы двигать, как угодно по эквипотенциальной поверхности, ни чего не изменяя в их потенциальных возможностях.

О лагранжиане автор говорить не будет, так как не имеет о нем никакого понятия, да и не верит, что лагранжиан имеет хоть какое-нибудь отношение к сущности потенциальной энергии.

Не вызывает сомнения положение о том, что тело может выполнять работу, находясь в поле действия сил. Действительно, вода, падающая на лопасти турбины, выполняет работу, и эту способность ей обеспечивает потенциальная энергия.

Потенциальная энергия – это очень удобный объект для математических расчетов. Этому уделяется много внимания. Например, Ричард Фейнман прямо начинает с расчетов событий с участием потенциальной энергии. У него так и главы называются: “Глава 13. Работа и потенциальная энергия (Ⅰ)”, “Работа, выполняемая тяжестью” и т.д. Правда есть статья ”Потенциальная энергия тяготения” (глава 4) в которой даются такие определения потенциальной энергии:

“…потенциальной энергией тяготения, т. е. энергией, которой обладает тело вследствие своего положения в пространстве по отношению к земле”.
“Потенциальная энергия — это общее название для энергии, связанной с расположением по отношению к чему-либо. В данном частном случае это — потенциальная энергия тяготения”.

По существу, эти определения аналогичны определению БСЭ.

Много идет разговоров о шкале ее отсчета. Считать ее с бесконечности или с какого-то места, с какой величины. От нуля до какого-то минуса или от какой-то величины положительной до нуля и т.п. Но разговоров о том, чтобы искать какую-нибудь физическую величину, которую можно бы изменять, чтобы изменялась потенциальная энергия, вообще не ведется. Измеряем эту энергию, преобразовываем ее в кинетическую энергию, электромагнитную энергию, энергию упругости и т.д. Как будь то, пересыпаем что-то из мешка в мешок, коробки, ящики и т.п. А что пересыпаем неизвестно - зерно, песок, алмазы или что-то другое. Вот о том, что мы “пересыпаем” и рассказано в статье “Потенциальная энергия, ее физическая сущность”.