Kinetická a potenciální energie

Kinetická energie a její odvození

Kinetická energie (jednotka Joule) je energie tělesa schovaná v jeho rychlosti.  Tělesa se sama od sebe nepohybují, něco jim muselo dodat energii. Kinetická energie si odvodíme na tom, že těleso v klidu o hmotnosti m musí být roztlačeno silou F, která tělesu dává určité zrychlení, které zvyšuje rychlost v. Pak už není daleko ke vzorci pro kinetickou energii tělesa

Potenciální energie

Tato energie se odvíjí od toho, že musíme působit určitou silou na těleso o hmotnosti m, abychom jej zvedli. Protože gravitační pole je potenciální (konzervativní), je jedno po jaké trajektorii těleso zvedáme. Na vykonanou práci, resp. změnu potenciální energie má vliv pouze výška h, do které těleso zvedneme, podle vztahu

kde g je gravitační zrychlení.

Zákon zachování mechanické energie

Součet potenciální a kinetické energie nazýváme mechanickou energií. Zákon zachování nám říká, že pokud nejsou přítomny žádné nekonzervativní síly (např. třecí a odporové), tak je hodnota této energie stálá. Maximálně se může měnit poměr potenciální energie vůči kinetické.

To si ukážeme na příkladu padajícího tělesa. Ve výšce h nad zemí má těleso nulovou rychlost a tím pádem nulovou kinetickou energii. Naopak celého padání na zem, které nastane, má v tomto bodě nejvyšší potenciální energii. 

Když těleso začne padat, začne se potenciální energie přeměňovat do kinetické a těleso získává na rychlosti. V místě dopadu pak má těleso nulovou výšku a potenciální energii a naopak maximální kinetickou energii. Během celého děje podle ZZME zůstává mechanická energie stálá.