Будь-яке тіло на Землі, що має вагу, володіє енергією. Предмет володіє нею не тільки при наявності швидкості руху, але і за її відсутності. Як це виходить, що кінетична енергія відрізняється від потенційної, що вони з себе представляють і чи є зв’язок між ними?

Фізичні тіла на нашій планеті перебувають в двох станах: спокою і руху. Кожне з цих положень характеризується протилежними видами механічної енергії: в першому випадку – потенційної, у другому випадку – кінетичної. Її витрата необхідний при здійсненні роботи з переміщення об’єкта в просторі. У міжнародній системі СІ одиницею вимірювання визнаний Джоуль, скорочено Дж.

Стан спокою

Для розуміння, ніж кінетична енергія відрізняється від потенційної, визначимося із сутністю кожної з них. Потенційна енергія визначається розташуванням тіл та його складових відносно один одного. Вона проявляється при впливі сили тяжіння або пружності на яке-небудь фізичне тіло. У формулі виражається так:

• En=m·g·h

Кінетична енергія збільшується із зростанням ваги тіла і висоти предмета щодо досліджуваної системи відліку, якої найчастіше виступає Земля.

При знаходженні тіла над землею потенційна енергія буде позитивною (при негативній роботі сили тяжіння), а при падінні тіла – негативною (при негативній роботі сили тяжіння). У горизонтальному напрямку вона спостерігається при розгляді сили пружності, що з’являється при розпрямленні пружини. Прикладами тіл, що володіють нею, є будь-які підняті над землею об’єкти: яблуко, м’яч, бетонна плита. За значенням дорівнює силі тяжіння або пружності з протилежним знаком.

Стан руху

Для детального пояснення, ніж потенційна енергія відрізняється від кінетичної, позначимо природу тіл у стані руху. Кінетична енергія з’являється у фізичного тіла в результаті руху. При поступальному русі формула її знаходження виглядає так:

• Ek=m·v2/2.

Це свідчить про присутність залежно від швидкості руху і маси тіла. При швидкості, що дорівнює 0 (що відповідає стану спокою), її значення становитиме 0. Вона тотожно дорівнює роботі, яка виконується при русі тіла.

Крім поступального руху, існує обертальний тип пересування, при якому робота визначається моментом інерції і кутовою швидкістю.

Об’єкт може мати кінетичної енергією при перебуванні на Землі в положенні спокою, якщо в якості системи відліку взято інший об’єкт Сонячної системи замість Землі (Місяць, Сонце).

Прикладами тіл з кінетичною енергією є переміщаються транспортні засоби, будь котиться фізичне тіло.

Одночасне співіснування двох сил

Значення кінетичної і потенційної енергії для деяких тіл одночасно можуть бути ненульовими.

В цілому можна простежити перехід з однієї в іншу і навпаки. Наприклад, хлопчик відпускає м’яч зверху вниз. В момент спокою над землею в руках хлопчика кінетична енергія дорівнює 0, а потенційна енергія має максимальне значення за модулем, так як рух повністю відсутня. При падінні в самій нижній точці біля землі, перед ударом, їх значення зміняться на протилежні.

Літаючі стріли, маятники, що падає з греблі вода виступають наочними прикладами співіснування двох сил.

Ключова відмінність між силами спокою і руху

Між визначеннями кінетичної і потенційної енергії існує різниця, і вона полягає в сутності самих різновидів механічних сил. Потенційна енергія характеризує нереалізовану сторону предмета в стані спокою, а кінетична енергія описує предмет у стані руху.

Згідно із законом збереження енергії, ці дві сили, що характеризують стан фізичного предмета, нікуди не зникають, а поперемінно переходять з однієї в іншу. Це і є поясненням того, що кінетична енергія відрізняється від потенційної.