Potentiaalienergiajärjestelmissä

Potentiaalienergiajärjestelmissä viittaa energiaan, jonka järjestelmä varastoi asemansa tai konfiguraationsa vuoksi. Tämä energia voi muuttua liike-energiaksi tai muiksi energiamuodoiksi, kun järjestelmän tila muuttuu. Yleisimpiä potentiaalienergian tyyppejä ovat gravitaatiopotentiaalienergia ja jousen potentiaalienergia. Gravitaatiopotentiaalienergia liittyy kappaleen korkeuteen painovoimakentässä. Mitä korkeammalla kappale on, sitä suurempi sen gravitaatiopotentiaalienergia on. Kun kappale putoaa, sen potentiaalienergia muuttuu liike-energiaksi. Jousen potentiaalienergia syntyy, kun jousta venytetään tai puristetaan sen tasapainotilasta. Mitä enemmän jousta venytetään tai puristetaan, sitä enemmän potentiaalienergiaa siihen varastoituu. Kun jousi vapautetaan, tämä energia vapautuu.

Potentiaalienergia on konservatiivinen voima, mikä tarkoittaa, että sen tekemä työ ei riipu kuljetusta reitistä, vaan ainoastaan lähtö- ja päätepisteiden sijainnista. Energia säilyy potentiaalienergiajärjestelmissä, vaikka sen muoto voi muuttua. Esimerkiksi heilurin liikkeessä potentiaalienergia muuttuu liike-energiaksi ja takaisin jatkuvasti. Yhteensä järjestelmän mekaaninen energia, joka on potentiaali- ja liike-energian summa, säilyy, jos kitkan kaltaisia ei-konservatiivisia voimia ei oteta huomioon. Potentiaalienergia on keskeinen käsite monilla fysiikan aloilla, mukaan lukien mekaniikka, sähkömagnetismi ja kvanttimekaniikka, ja se auttaa selittämään monia luonnonilmiöitä.