7.13: Работа, совершаемая гравитацией

Гравитация - одна из четырёх фундаментальных сил природы. Сила между объектами на Земле и самой Землёй называется гравитацией.

Подобно другим силам, гравитация совершает работу над объектом, если он смещается к центру Земли. В этом случае говорят, что работа, совершаемая гравитацией, положительна. Если на объект действует внешняя сила, противостоящая притяжению гравитации, и удается поднять его вверх относительно центра Земли, то работа совершается против гравитации. В этом случае говорят, что общая работа отрицательна. Если объект движется вдоль Земли и не смещается к центру или от него, то никакая работа не совершается гравитацией или против нее.

Конечно, ни один объект на Земле не является частицей. Рабочая основа центра масс, развитая для изучения сложных объектов, обходит эту проблему. Если рассмотреть одну частицу с массой, равной общей массе объекта, находящуюся в центре масс объекта до учета внешних сил, включая гравитацию.

Когда объект подбрасывается вверх, гравитационная сила действует против его перемещения.

Таким образом, работа, выполняемая гравитационной силой, является скалярным произведением векторов гравитационной силы и смещения.

Поскольку эти векторы направлены в противоположных направлениях, проделанная работа является отрицательной.

Гравитационная сила действует на объект, преобразуя кинетическую энергию объекта в потенциальную энергию.

После достижения максимальной высоты объект падает назад. Гравитационная сила действует в направлении смещения, и проделанная работа положительна.

Предположим, что объект поднимается, и приложенная сила, и гравитационная сила действуют на объект.

Суммарная работа, выполненная над объектом, определяется теоремой о рабочей энергии.

Если объект неподвижен до и после подъема, результирующее изменение кинетической энергии равно нулю.

Таким образом, работа, выполняемая приложенной силой, отрицательна по отношению к работе, выполняемой гравитационной силой.