A fizika területén az egyik legelemibb fogalom a potenciális energia fogalma. Meghatározható úgy, hogy megértsen minket, mint olyan testet, amelynek a magassága miatt van teste. Például egy bizonyos magasságban egy ablakra helyezett edény potenciális energiával rendelkezik, amely annál nagyobb, minél nagyobb, és annál nagyobb a tömege (és ezért annál nagyobb a súlya). Ha ugyanaz a fazék lenne a Holdon és a talajtól azonos magasságban, kevesebb energiája lenne, mert a Holdon bármely tárgy súlya kisebb, mint a Földön.

potenciális

Ezért azt mondják, hogy egy adott test potenciális energiája annak eredménye, hogy tömegét megszorozzuk a magasságával és a gravitációval is. A matematikai képlet a következő Ep = m.g.h. ahol m a tömeg, g a gravitációs erő és h a tárgy magassága. A gravitáció vagy az erő, amellyel a Föld bármilyen tömeget magához vonz, olyan, hogy nullától indulva és szabad zuhanásban (ha elhanyagoljuk a levegővel való súrlódást) minden második 9,8 méterben megnöveli sebességét. A Holdon azonban ez a növekedés jóval kisebb, konkrétan másodpercenként 1,62 méter.

Lássuk ezt egy példával. Legyen ez egy 1 kg tömegű edény, amelyet 20 méter magasságban helyeznek el, és amelyet ledobnak. A szabad esés nulla sebességgel kezdődik; de azonnal növekszik ez a sebesség. A szabad esés megkezdése után egy másodperccel a talaj felé mozog 9,8 m/s sebességgel. Két másodperccel később (2 x 9,8) m/s sebességgel; három másodperccel később (3 x 9,8) m/s sebességgel… és így tovább. A sebességnek ez a haladása logikusan megáll, amikor a földre ér. Logikus, hogy minél magasabb a bank, annál több időre van szükség a sebesség növeléséhez. Most egy bizonyos sebesség ténye energiát is magában foglal. Ez az úgynevezett kinetikus energia, amely annak a ténynek köszönhető, hogy egy test mozgásban van.

A mozgási energia két tényezőtől függ. Az egyik nyilvánvalóan a sebesség, a másik pedig a tömeg. Napról napra ellenőrizzük. Annál nagyobb a nehézség a mozgó tárgy mozgásának megállításában; minél nagyobb a sebessége és annál nagyobb a tömege. A mozgó traktor leállítása nem azonos a kerékpár leállításával. Matematikai szempontból a kinetikus energia megegyezik a tömeg (m) és a sebesség (v) szorzatával, négyzetre osztva és elosztva kettővel. Vagyis Ec = 0,5 x (m.v2).

Amikor egy test egy bizonyos magasságból leesik, és ha elhanyagoljuk a levegővel való súrlódást; az történik, hogy potenciális energiája kinetikus energiává alakul. Más szavakkal. Amikor az esés megkezdődik, mozgási energiája nulla, és az idő múlásával potenciális energiája csökken (magasságát veszti), és ez a potenciális energia vesztesége pontosan az a mozgási energia, amelyet a zuhanó test megszerez.

Mivel a matematikai képletek, amelyek meghatározzák az energiaenergiát (Ep) és a kinetikus energiát (Ec); Nagyon egyszerűek, és figyelembe veszik, hogy a tárgy mozgása szabad leesésben (levegő hiányában) nagyon egyszerű; Matematikailag nagyon könnyű megmutatni, hogy az ilyen típusú mozgás potenciális energiája szigorúan átalakul kinetikus energiává. Ehhez elengedhetetlenül szükséges néhány elképzelés arról, hogy a szabad esésben való mozgás hogyan határozható meg matematikailag. Ezeket a kérdéseket minden középiskolás hallgatónak (legalábbis elméletben) teljes folyadékkal kell kezelnie. Tipikus példa arra, hogy az energia nem jön létre és nem semmisül meg, csak átalakul.

Nem illik most részletesen elmagyarázni, hogyan történik ez, mert attól tartok, hogy túlságosan "összevissza" szöveget készítene; de ha valaki megpróbálja kipróbálni, a szöveget kísérő ábrán matematikai képletek sorozatát jelzem, amelyek azt jelzik, hogy "merre mennek a felvételek".