Номер 5, страница 118 - гдз по физике 7 класс сборник задач Исаченкова, Гладков

Выбор нулевого уровня потенциальной энергии является произвольным и зависит от удобства решения конкретной физической задачи. Абсолютное значение потенциальной энергии не имеет физического смысла; смысл имеет только её изменение при переходе системы из одного состояния в другое. Это изменение равно работе, совершаемой консервативными силами, с обратным знаком: $\Delta E_p = E_{p2} - E_{p1} = -A_{1 \to 2}$. Поскольку к потенциальной энергии можно прибавить любую постоянную величину, это не повлияет на её разность, поэтому за нулевой уровень можно принять любое удобное положение или состояние системы.

Приведем несколько примеров выбора нулевого уровня для разных видов потенциальной энергии:

Гравитационная потенциальная энергия вблизи поверхности Земли.

При решении задач, где тела движутся на небольших высотах по сравнению с радиусом Земли, за нулевой уровень ($h=0$) обычно принимают поверхность Земли, пол, поверхность стола или самую нижнюю точку траектории тела. Потенциальная энергия в этом случае вычисляется по формуле $E_p = mgh$, где $\text{h}$ — высота над выбранным нулевым уровнем.

Гравитационная потенциальная энергия в астрономии и космонавтике.

При рассмотрении движения планет, спутников и других небесных тел за нулевой уровень потенциальной энергии принимают точку, бесконечно удаленную от гравитирующего тела (например, от звезды или планеты). В этом случае потенциальная энергия взаимодействия двух тел массами $\text{M}$ и $\text{m}$ на расстоянии $\text{r}$ друг от друга отрицательна и равна $E_p = -G\frac{Mm}{r}$.

Потенциальная энергия упругой деформации.

Для упруго деформированных тел, таких как пружины, за нулевой уровень потенциальной энергии принимают состояние, в котором тело не деформировано (пружина не растянута и не сжата). Энергия рассчитывается по формуле $E_p = \frac{kx^2}{2}$, где $\text{x}$ — смещение из положения равновесия.

Электростатическая потенциальная энергия.

По аналогии с гравитационной энергией на больших расстояниях, потенциальную энергию взаимодействия системы точечных зарядов обычно принимают равной нулю, когда все заряды находятся на бесконечном расстоянии друг от друга.

Ответ: За нулевой уровень потенциальной энергии принимают такое положение или состояние системы, в котором ее потенциальная энергия условно считается равной нулю. Выбор этого уровня произволен и определяется исключительно удобством при решении конкретной задачи, так как физический смысл имеет лишь разность потенциальных энергий.