Potansiyel enerji, bir cismin konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir. Yani, cisim hareket etmese bile, bulunduğu yere göre bir enerjiye sahiptir. İki tür potansiyel enerji vardır:
Yerçekimi potansiyel enerjisi (U), aşağıdaki formülle hesaplanır:
$U = m \cdot g \cdot h$
Burada:
Elastik potansiyel enerjisi (U), aşağıdaki formülle hesaplanır:
$U = \frac{1}{2} \cdot k \cdot x^2$
Burada:
Kinetik enerji, bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Bir cisim ne kadar hızlı hareket ederse, kinetik enerjisi de o kadar büyük olur.
Kinetik enerji (K), aşağıdaki formülle hesaplanır:
$K = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$
Burada:
Enerji, bir türden başka bir türe dönüşebilir. Potansiyel enerji kinetik enerjiye, kinetik enerji de potansiyel enerjiye dönüşebilir. Bu dönüşüm sırasında toplam enerji korunur (sürtünme yoksa).
Bir hız treni tepenin en üstünde durduğunda, maksimum potansiyel enerjiye sahiptir. Aşağı doğru hareket etmeye başladığında, potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür. En alt noktada, kinetik enerjisi maksimum, potansiyel enerjisi minimumdur. Yukarı doğru tırmanırken ise, kinetik enerji tekrar potansiyel enerjiye dönüşür.
Soru: 2 kg kütleli bir top, yerden 5 metre yükseklikten serbest bırakılıyor. Top yere çarptığı anda kinetik enerjisi kaç Joule olur? (Sürtünmeyi ihmal ediniz, g = 10 m/s² alınız.)
Çözüm:
Başlangıçta, topun sadece potansiyel enerjisi vardır:
$U = m \cdot g \cdot h = 2 \cdot 10 \cdot 5 = 100 \, \text{Joule}$
Top yere çarptığı anda, tüm potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşmüştür. Bu nedenle, kinetik enerjisi:
$K = 100 \, \text{Joule}$
Cevap: Topun yere çarptığı anda kinetik enerjisi 100 Joule'dür.
