Potenciálna energia

Okrem kinetickej energie sa stretávame so skalárnou  fyzikálnou veličinou potenciálna energia. Tento pojem možno objasniť nasledovným experimentom znázornenom na obrázku:

Na lane, prevesenom cez pevnú kladku, máme zavesené dve rovnaké kocky o hmotnosti m, pričom kocku (1) držíme položenú na zemi. Ak kocku (1) pustíme a udelíme jej smerom nahor určitú počiatočnú rýchlosť, pri pohybe kladky bez trenia sa kocka posunie do výšky h₂ , v okamihu, keď kocka (2) dopadne na zem.

Sila F, ktorou prostredníctvom lana pôsobí druhá kocka na prvú je vlastne tiaž G druhej kocky prenesená lanom na prvú kocku. Takže pre veľkosti síl platí

F = G = mg.

Pri posune prvej kocky sila F vykoná prácu

W = F h = Gh₂ = mgh₂ ,

ktorá je však rovnaká ako práca tiažovej sily G pri pohybe druhej kocky smerom nadol. Prvá kocka konala prácu, pretože druhá kocka padala nadol z určitej výšky nad zemou. Schopnosť konať prácu úzko súvisí s polohou kocky (resp. ľubovoľného telesa. ) Hovoríme , že kocka má potenciálnu energiu E_p. Potenciálna energia je skalárna veličina, ktorej veľkosť sa rovná práci, ktorú tiaž kocky (resp. telesa) vykoná pri páde z danej polohy h₂ do určitej polohy h₁, vzhľadom na ktorú potenciálnu energiu vzťahujeme. V našom prípade h₁ sme zvolili za referenčnú polohu, t.j. h₁ = 0 . Pri malých výškach nad zemou pre potenciálnu energiu platí vzťah

E_p = mgh₂ .

Treba si uvedomiť, že fyzikálny zmysel má iba rozdiel potenciálnej energie medzi dvomi polohami skúmaného hmotného bodu (telesa). V nami zvolenom prípade platí pre prácu, ktorú koná pôsobisko tiaže rovnica

W = E_p2 - E_p1 = mg( h₂ - h₁) .