Il concetto di Energia potenziale è senza dubbio più complesso rispetto a quello di energia cinetica. Tale energia, infatti, è posseduta da un corpo in virtù della posizione in cui si trova all’interno di un campo.

E’ l’energia, che in un certo senso, esprime la possibilità che in particolari condizioni avrebbe il corpo di compiere del lavoro, perché sottoposto ad una forza.

L'energia potenziale è definibile solo per un particolare tipo di forze, dette conservative, che hanno la proprietà di produrre un lavoro, dipendente solo dal punto iniziale e finale del moto e non dalla traiettoria.

Per chiarire: a tutti è noto che gli oggetti sulla Terra o almeno ragionevolmente vicini ad essa si trovano in un campo ove vengono sottoposti alla forza di gravità, che li attrae verso il centro della Terra stessa. Accade dunque che un oggetto posto ad una certa altezza senza nulla che lo intralci cade, letteralmente, a terra.

Supponiamo ora di porre un qualche impedimento alla caduta di tale oggetto: accadrà che questo oggetto avrà in sé una specie di energia da spendere, associata alla sua posizione, che egli convertirà in movimento, ossia in energia cinetica, non appena l’impedimento venga a mancare. Tale conversione sarà graduale fino a che l’energia potenziale non finirà, ovverosia l’oggetto non toccherà terra.

Sempre, mantenendoci nel caso dell'energia potenziale gravitazionale possiamo servirci di questa animazione che mostra il moto di un pattino  per osservare la conversione dell'energia potenziale (KE) in energia cinetica (PE). Risulta evidente che tale energia è legata alla quota in cui si trova l'oggetto: si noti in particolare il comportamento dell'energia quando il dardo compie il giro della morte.

Esistono svariati tipi di energia potenziale (U). Uno di questi è proprio quella gravitazione che, per oggetti vicini alla terra vale:

(con g l’accelerazione gravitazione ed h la quota dell’oggetto)

Un altro tipo è l’energia potenziale elastica, che è l’energia tipica di un corpo legato ad una molla compressa o allungata, che tenderà, quindi, a tornare nella sua condizione normale di non allungamento e compressione, detta di equilibro.

La sua espressione è:

ove k è la costante elastica grandezza caratteristica della molla, ed x è la sua distanza dalla posizone di equilibrio

Parlare di altri renderebbe, forse, troppo complessa la trattazione e poi è il concetto che conta!

Per terminare questa introduzione su energia e lavoro e passare finalmente ai principi di conservazione non manca che un’ultima definizione, a dire il vero molto semplice.

In Fisica si definisce energia totale meccanica (E) di un corpo la somma della sua energia cinetica e di tutta la sua energia potenziale, ovvero:

Prima di passare oltre, facciamo un altro esempio che riepiloghi i concetti esposti e ci introduca a quanto segue:

Si tratta del moto di uno sciatore: come nell'esempio precedente, scendendo di quota egli trasforma energia potenziale in cinetica, il tutto in assenza di attrito; giunto in un punto in cui la neve non è compatta, la sua velocità risente di una certa forza di attrito, orientata in senso completamente opposto allo spostamento, che lo frena secondo la legge di Newton.

La forza di attrito effettua un lavoro negativo (il coseno fra i vettori spostamento e attrito vale - 1, poiché l'angolo vale 180°). Non appena inizia l'attrito accade però anche qualcos'altro: L'energia meccanica totale (TME), finora rimasta costante, inizia a scendere fino ad arrivare a 0.

Quella stessa energia nell'esempio precedente era rimasta costante...
Che ci sia un motivo preciso???

Scopriamolo andando alla ricerca dei principi di conservazione...