什么是势能定理

势能定理描述了物体由于位置或状态而具有的储存能量。高处的水坝储存大量势能，水流下时转化为动能驱动涡轮机。拉长的橡皮筋或压缩的弹簧都储存势能，释放时能做功。势能与物体的质量和高度成正比，公式为E=mgh，其中m是质量，g是重力加速度，h是高度。钟表中的重锤下降，势能逐渐转化为动能，维持钟表运转。这种能量转换原理广泛应用于工程设计中。

势能定理在机械系统中有着广泛应用。风力发电机利用高处空气的势能转化为旋转动能。弓箭手拉弓时，弓的弹性势能储存起来，松开弓弦时转化为箭的动能。过山车设计依赖势能与动能的转换，列车被拉到最高点获得最大势能，随后下坡时转化为动能。水电站通过控制水位差，有效利用水的势能发电。这些应用展示了势能定理在能源转换中的核心作用。