Diverse equazioni utilizzate nella scienza provengono da un’equazione dell’energia potenziale. Un’equazione generale dell’energia potenziale significa che il lavoro svolto su un sistema è uguale all’energia potenziale persa. L’energia potenziale è qualsiasi energia immagazzinata in un sistema che viene persa al termine del lavoro. Si presenta in molte forme comuni, come l’energia potenziale gravitazionale persa quando qualcosa cade verso la Terra. In ogni forma, un’equazione dell’energia potenziale mostrerà da dove proviene l’energia per eseguire il lavoro.
Le molle immagazzinano energia sotto forma di energia potenziale elastica che viene rilasciata quando la molla può rilassarsi. L’allungamento consente di immagazzinare energia e l’energia potenziale per una molla è uguale alla quantità di lavoro che la molla può fare quando si rilassa. Molti altri oggetti immagazzinano energia sotto forma di energia potenziale elastica, inclusi elastici e corde di chitarra. Entrambi sono allungati più duramente per causare una vibrazione più rapida che equivale a più lavoro a causa dell’energia potenziale più elastica.
La gravità può immagazzinare energia perché tutta la massa è leggermente attratta dall’altra massa. L’equazione dell’energia potenziale per la gravità si presenta in molte forme. La gravità terrestre immagazzina l’energia potenziale e funziona quando gli oggetti vengono sollevati e lasciati attrarre verso la Terra. Mentre il carro sale su una collina, la sua energia viene immagazzinata. Quando il carrello supera la collina, tutta l’energia potenziale immagazzinata viene rilasciata, facendo sì che il carrello si muova più velocemente o lavori. Altre potenziali equazioni dell’energia per la gravità coinvolgono orbite spaziali, moto galattico e buchi neri.
Il cambiamento di temperatura rappresenta il lavoro e un’equazione dell’energia potenziale per i prodotti chimici di solito misura un cambiamento di temperatura. I prodotti chimici immagazzinano energia sotto forma di legami. Questi legami possono rompersi e cambiare posizione per rilasciare energia potenziale e aumentare la temperatura. La misurazione di questo cambiamento mostra quanta energia potenziale possiede una reazione chimica. La combustione della benzina mostra come un liquido immagazzina energia potenziale e la rilascia per produrre calore estremo.
L’energia nucleare come la fissione è un esempio di energia potenziale nucleare. La potenza è uguale al lavoro svolto in un certo periodo di tempo e l’energia nucleare può essere calcolata da un’equazione dell’energia potenziale nucleare. Questa energia è immagazzinata nelle connessioni molto strette tra le parti che compongono gli atomi. Durante la fissione nucleare, gli atomi assorbono parti extra e diventano instabili. Una volta che gli atomi si scompongono in atomi più stabili, rilasciano energia immagazzinata nelle strette connessioni che si rompono.