ظرفیت انجام کار انرژی نامیده می شود. این انرژی را می توان به اشکال مختلف ذخیره کرد. انرژی یکی از کمیت های فیزیکی است زیرا با جرم یک جسم متناسب است. انرژی در همه جا و به اشکال مختلفی وجود دارد که دو مورد از رایج ترین آنها به نام انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی شناخته می شود.

 اگرچه نحوه تعامل آنها با دنیای فیزیکی بسیار متفاوت است، اما جنبه های خاصی وجود دارد که مکمل یکدیگر هستند. اما برای درک نحوه عملکرد آنها، ابتدا باید بفهمید که آنها چه هستند و انرژی چیست. هنگامی که جسمی در حال استراحت است، گفته می شود که دارای انرژی پتانسیل است. در حالتی دیگر وقتی جسمی در حال حرکت است می گویند انرژی جنبشی دارد.

اعتقاد بر این است که سنگی در بالای یک صخره نمونه ای از جسمی با انرژی پتانسیل است و وقتی به پایین می غلتد دارای انرژی جنبشی است. آبشارها حاوی انرژی جنبشی و پتانسیل هستند. ارتفاع آبشار یکی از پایه های انرژی پتانسیل و حرکت آب یکی از پایه های انرژی جنبشی است. خواص جسم تعیین کننده انرژی موجود در آن است. هنگامی که یک جسم حرکت می کند انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل می شود. برخلاف انرژی پتانسیل، انرژی جنبشی می تواند از یک جسم به جسم دیگر در هنگام برخورد منتقل شود.

 انرژی جنبشی

انرژی ناشی از حرکت اجسامی به انرژی جنبشی معروف است. مهمترین عاملی که انرژی جنبشی را تعریف می کند، جرم جسم مورد نظر و در نظر گرفتن حرکت (اندازه گیری در سرعت) است.

اگرچه جرم یک مقدار جهانی است، اما حرکت یک جسم می تواند به روش های مختلفی از جمله چرخش حول محور، نوسان، انتقال یا ترکیبی از این حرکات و سایر حرکات رخ دهد. انرژی جنبشی دارای سه زیر شاخه است: ارتعاش، چرخش و انتقال.

انرژی جنبشی یک ارتعاش به طور طبیعی توسط ارتعاش یک جسم ایجاد می شود. فرمول انرژی جنبشی:

K.E. = 1/2mv²

m = جرم (kg)

 v = سرعت (m/s)

انرژی پتانسیل

انرژی پتانسیل یکی از انواع مهم انرژی در کیهان است. درک شهودی آن کمی دشوار است، اما بسیار ساده است. شکلی از انرژی که به طور پنهانی می تواند کار کند اما به طور فعال بر جسم دیگری نیرو وارد نمی کند. انرژی پتانسیل در موقعیت یک جسم یافت می شود، نه در حرکت یک جسم. فرمول انرژی پتانسیل عبارت است از:

W = m × g × h = mgh 

m = جرم (kg)

g = شتاب ناشی از میدان گرانشی(9.8 m/s²) 

h = ارتفاع (m)

چند نمونه از انرژی پتانسیل و جنبشی

سیاره: حرکت سیارات به دور خورشید و سایر ستارگان کهکشان انرژی جنبشی است. از آنجایی که آنها به سمت اجرام بزرگ در مرکز مدار مربوطه خود جذب می شوند، به دلیل گرانش قوی خود به سمت مرکز جرم سقوط می کنند. این باعث ایجاد حرکت مداری می شود و تمام حرکت ها شکلی از انرژی جنبشی هستند.

نوار لاستیکی: یک نوار لاستیکی را می توان با توجه به وضعیت باند به انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی طبقه بندی کرد. هنگامی که نوار لاستیکی کشیده می شود، با انرژی پتانسیل پر می شود. هنگامی که آزاد می شود به انرژی جنبشی تبدیل می شود. این امر به ویژه در صورتی صادق است که نوار لاستیکی اشیاء دیگری را حمل کند، مانند سنگ هایی که از تیرکمان پرتاب شده اند.

رودخانه ها و دریاچه ها: آنها به شدت با انرژی جنبشی کار می کنند. آب در حرکت دائمی است و هر حرکتی که دارد دائماً انرژی جنبشی تولید می کند. تنها موردی که رودخانه ها می توانند انرژی پتانسیل داشته باشند زمانی است که سدهایی ساخته می شوند و انرژی در مخازن مصنوعی ذخیره می شود تا در صورت نیاز در کنار سدهای برق آبی از آن استفاده شود.

باتری شکلی از انرژی شیمیایی است که در آن انرژی در پیوندهای مولکول های موجود در اسید باتری در هسته آن ذخیره می شود. به عبارت دیگر باتری نوعی انرژی پتانسیل است.

صدا چیزی است که اکثر ما به عنوان یک فرم جنبشی درک می کنیم، اما می توان آن را به عنوان دو شکل انرژی در یک زمان در نظر گرفت. انرژی صوتی در هوا که توسط امواج طولی که حرکت مولکول‌های گاز را ایجاد می‌کنند، جنبشی است. جامدات و مایعاتی که صدا را دورتر از هوا منتقل می کنند، هم انرژی جنبشی و هم انرژی پتانسیل دارند.

آیا انرژی جنبشی می تواند منفی باشد؟

فرمول کلی انرژی جنبشی 1/2 mv² است. بر این اساس، از آنجایی که جرم هرگز منفی نیست و سرعت "v" مجذور است همیشه جمله غیرمنفی می دهد، بنابراین انرژی جنبشی نمی تواند منفی باشد.