퍼텐셜에너지

1. 계는 둘 또는 그 이상의 물체들로 구성되어 있다.
2. 힘은 계에 있는 ‘입자 같은’ 물체와 계의 나머지 부분 사이에 작용한다.
3. 계의 짜임새가 변할 때 힘은 물체에 일(W1)을 하며, 그 결과 물체의 운동에너지 K와 계의 다른 형태의 에너지 사이에 에너지 전환이 일어난다.
4. 계의 짜임새 변화가 반대가 될 때, 에너지 전환은 반대가 되며, 힘이 한 일은 W2이다.

W1=(-W2)가 항상 성립할 때 작용하는 힘을 보존력이라고 한다. 중력과 용수철 힘은 보존력이다.

닫힌 경로를 따라 움직이는 입자에 힘을 작용하여 입자가 초기위치로 되돌아오는 왕복운동에서, 보존력이 입자에 한 알짜일은 0이다.

역학에너지 보존

보존력이 계의 내부에 있는 물체에 일 W를 할 때 힘은 계의 운동에너지 K와 퍼텐셜에너지 U 사이에 에너지 전환을 일으킨다.
ΔK=W, ΔU=-W 이므로 ΔK=-ΔU이다. 즉, 두 에너지 중 하나가 증가하면 다른 에너지는 같은 양만큼 감소한다.
따라서 고립된 계에서 보존력만이 계에 작용할 때, 한 상태에 대한 K와 U의 합은 다른 상태에 대한 K와 U의 합과 같다.
이를 역학에너지 보존원리라 한다.

계의 역학에너지가 보존되면 한 순간의 운동에너지와 퍼텐셜에너지의 합을 다른 순간의 합과 같게 놓을 수 있다.
이때 운동의 중간과정이나 운동과 관련된 힘이 한 일을 고려할 필요가 없다.

퍼텐셜에너지 곡선 읽기

외부력이 계에 한 일

일은 계에 작용하는 외부력에 의해 계로부터 전달받거나 계에 전달되는 에너지이다.

에너지 보존