La differenza tra energia potenziale e cinetica si riduce a una proprietà molto semplice dell’oggetto. Se un oggetto si muove, allora ha energia cinetica, o l’energia cinetica è l’energia del movimento. L’energia potenziale è l’energia che viene immagazzinata in un oggetto e può essere rilasciata nelle giuste condizioni. Pertanto, la differenza tra questi due tipi di energia si riduce al fatto che un oggetto si muova o meno.
Molti oggetti hanno energia potenziale che può essere rilasciata in molti modi diversi. I combustibili e il cibo contengono energia potenziale, che viene rilasciata rispettivamente come energia termica o chimica. Le molle contengono anche energia potenziale. Quando viene rilasciata una molla, l’energia potenziale viene rilasciata come energia cinetica. Un altro esempio di energia potenziale è l’energia potenziale gravitazionale.
L’energia potenziale gravitazionale è un tipo di energia che un oggetto possiede perché sollevato dal suolo. La quantità di energia potenziale gravitazionale che l’oggetto ha quando viene sollevato può essere determinata misurando la quantità di lavoro necessario per portarlo lì usando l’altezza in cui è stato sollevato (h), la sua massa (m) e l’attrazione gravitazionale del terra (g), che è 10 N/kg. La formula per l’energia potenziale gravitazionale è GPE = mgh. Ad esempio, un peso di 50 kg sollevato di 5 m avrebbe un GPE di 50 x 5 x 10, o 2500 joule (J), l’unità di misura dell’energia.
Se il peso utilizzato nell’esempio precedente venisse rilasciato, la sua energia potenziale gravitazionale si trasformerebbe in energia cinetica. Il peso inizia con solo l’energia potenziale gravitazionale mentre è tenuto al di sopra del suolo. Quando viene rilasciato, inizia ad accelerare verso il suolo a causa dell’attrazione gravitazionale. Così facendo, avrà sia energia potenziale che cinetica. Più si avvicina al suolo, più la sua energia potenziale viene trasferita in energia cinetica fino a quando non sta per colpire il suolo e tutta l’energia si è trasformata in energia cinetica.
Questo è il principio alla base della conservazione dell’energia in fisica. La conservazione dell’energia afferma che l’energia non può essere né distrutta né creata ed è una legge fondamentale della fisica. Dall’alto, inizialmente, l’energia potenziale gravitazionale veniva trasferita dall’opera per sollevare il peso. In secondo luogo, l’energia cinetica è stata trasferita dall’energia potenziale gravitazionale immagazzinata del peso sollevato. In altre parole, l’energia potenziale e cinetica sono le stesse.
L’energia cinetica viene calcolata utilizzando la massa (m) di un oggetto e la sua velocità (v) nella seguente equazione: KE = ½ mv2 (massa x velocità al quadrato divisa per 2). Usando il nostro esempio sopra, conosciamo già l’energia cinetica del peso perché l’energia potenziale e quella cinetica sono le stesse. Il peso ha un’energia cinetica di 2500 J appena prima di toccare il suolo. Possiamo usarlo per determinare la sua velocità quando colpisce il suolo, o la sua velocità d’impatto. Riorganizzando la formula per l’energia cinetica, otteniamo – v2 = 2KE/m o v2 = 2 x 2500 / 50 = 100, quindi la velocità di impatto del peso è 10 m/s (la radice quadrata di 100).