Zasada zachowania energii — energia potencjalna i kinetyczna

Co się właśnie stało?

Wózek nie wjechał na górkę wyższą niż start — bo nie miał skąd wziąć na to energii. Bez tarcia dojdzie najwyżej do wysokości, z której wystartował.

Dwie formy energii:

na górze wózek ma energię potencjalną $E_p = m\,g\,h$, na dole — kinetyczną $E_k = \tfrac{1}{2}m v^2$. Zjeżdżając, zamienia jedną w drugą.

Zasada zachowania energii mechanicznej (bez tarcia):

Suma się nie zmienia — energia tylko „przelewa się" między potencjalną a kinetyczną. Stąd prędkość na dole:

A tarcie?

Wtedy część energii mechanicznej zamienia się w ciepło, więc wózek za każdym razem wraca niżej — energia całkowita jednak nadal jest zachowana, tylko część „ucieka" jako ciepło.

Po co Ci to na maturze:

Ep = mgh, Ek = ½mv² i ich suma rozwiązują zadania o spadaniu, zjeżdżaniu i prędkości bez liczenia sił. Chwyt: przyrównaj energię w dwóch punktach toru.

Zapamiętaj: energia się nie gubi — zamienia formę. Bez tarcia nie przeskoczysz wyżej niż punkt startu. To trzecia z rodziny zasad zachowania: masa, pęd, energia.