Diferența dintre energia potențială și cea cinetică se rezumă la o proprietate foarte simplă a obiectului. Dacă un obiect se mișcă, atunci are energie cinetică, sau energia cinetică este energia mișcării. Energia potențială este energia care este stocată într-un obiect și poate fi eliberată în condițiile potrivite. Prin urmare, diferența dintre aceste două tipuri de energie se reduce la faptul dacă un obiect se mișcă sau nu.
Multe obiecte au energie potențială care poate fi eliberată în multe moduri diferite. Combustibilii și alimentele conțin energie potențială, care este eliberată sub formă de căldură sau, respectiv, energie chimică. Izvoarele conțin și energie potențială. Când un arc este eliberat, energia potențială este eliberată ca energie cinetică. Un alt exemplu de energie potențială este energia potențială gravitațională.
Energia potențială gravitațională este un tip de energie pe care un obiect îl are datorită faptului că este ridicat deasupra solului. Cantitatea de energie potențială gravitațională pe care o are obiectul în timp ce este ridicat poate fi determinată prin măsurarea cantității de muncă pe care a avut-o pentru a ajunge obiectul acolo folosind înălțimea la care a fost ridicat (h), masa sa (m) și forța gravitațională a pământ (g), care este 10 N/kg. Formula pentru energia potențială gravitațională este GPE = mgh. De exemplu, o greutate de 50 kg care este ridicată 5 m ar avea un GPE de 50 x 5 x 10 sau 2500 jouli (J), unitatea de energie.
Dacă greutatea folosită în exemplul anterior ar fi eliberată, energia sa potențială gravitațională s-ar schimba în energie cinetică. Greutatea începe doar cu energie potențială gravitațională în timp ce este ținută deasupra solului. Când este eliberat, începe să accelereze spre sol datorită atracției gravitaționale. În timp ce are, va avea atât energie potențială, cât și energie cinetică. Cu cât se apropie mai mult de pământ, cu atât mai mult din energia sa potențială este transferată energiei cinetice până când este pe cale să lovească pământul și toată energia sa transformat în energie cinetică.
Acesta este principiul din spatele conservării energiei în fizică. Conservarea energiei afirmă că energia nu poate fi nici distrusă, nici creată și este o lege fundamentală a fizicii. De sus, inițial, energia potențială gravitațională a fost transferată de la lucru pentru a ridica greutatea. În al doilea rând, energia cinetică a fost transferată din energia potențială gravitațională stocată a greutății ridicate. Cu alte cuvinte, energia potențială și cea cinetică sunt aceleași.
Energia cinetică este calculată folosind masa (m) a unui obiect și viteza acestuia (v) în următoarea ecuație – KE = ½ mv2 (masa x viteza la pătrat împărțit la 2). Folosind exemplul nostru de mai sus, știm deja energia cinetică a greutății, deoarece energia potențială și cea cinetică sunt aceleași. Greutatea are o energie cinetică de 2500 J chiar înainte de a atinge solul. Putem folosi acest lucru pentru a determina viteza lui în timp ce lovește solul sau viteza de impact. Prin rearanjarea formulei pentru energia cinetică, obținem – v2 = 2KE/m sau v2 = 2 x 2500 / 50 = 100, deci viteza de impact a greutății este de 10 m/s (rădăcina pătrată a lui 100).