位能

投石機用位能拋石頭

位能（粵拼：wai6 nang4），又叫勢能（sai3 nang4），包括重力勢能、彈性勢能、電勢能等等，係指物體因為佢嘅位置而產生嘅能量，當件嘢嘅位置改變，就可以將位能轉化做動能或者其他能量。位能同保守力有密切關係，對於每一個保守力都可以定義一個位能。

概論

睇埋：古典力學

位能係物體因為喺某啲力場入面嘅位置而有嘅能量。喺一個引力場（gravitational field）入面，要將一件物體移離個引力場嘅中心就要抵抗引力場持續施喺件物體上嘅引力：如果除咗引力之外冇任何嘅力施件物體，俾佢自由下墜（free fall）嘅話，佢會因為受引力場嘅力吸引而傾向向住個引力場嘅中心加速（牛頓第二定律）。假想有件物體喺一粒行星嘅引力場入面，唔受干擾噉樣受到股引力 $\mathbf {F} _{g}$ 向住粒星嘅中心跌落嘅話，佢跌咗某段距離 $\Delta \mathbf {r}$ 之後，股引力喺佢身上作咗嘅功 $W$ 就會等如：

$W=\mathbf {F} _{g}\Delta \mathbf {r}$

而如果要施股力 $\mathbf {F} _{e}$，將一件物體喺個引力場當中移離引力場中心 $\Delta \mathbf {r}$ 嘅距離，期間速度恆定不變－$\mathbf {a} =0$，$\mathbf {F} =0$，$\mathbf {F} _{e}=\mathbf {F} _{g}$，就總共要施以 $\mathbf {F} _{g}\Delta \mathbf {r}$ 咁多嘅作功。順帶一提，呢條式假設咗 $\Delta \mathbf {r}$ 同粒行星嘅直徑比起上嚟好細，所以喺成個過程入面 $\mathbf {F} _{g}$ 嘅數值可以當冇變（詳情睇牛頓萬有引力定律）。

如果件物體係自由下墜，件物體因為受咗引力，所以會加速，而佢嘅速度升表示佢帶嘅動能會跟住升。如果件嘢冇因為受空氣阻力而減速嘅話，根據能量守恆定律，佢失去嘅位能會等如佢得到嘅動能，即係話：

$\mathbf {F} _{g}\Delta \mathbf {r} ={{1 \over 2}mv^{2}}$

由呢條式嗰度可以睇得到「一件物體受嘅引力」、「佢自由下墜咗嘅距離」同埋「佢嘅動能改變」之間成嘅數學關係。用呢柞式計到出嚟嗰啲結果（考慮埋空氣阻力呢啲拉雜嘢嘅話）同實驗得出嘅結果吻合，所以呢柞式廣受物理學界採用。

動能同位能喺物理學同埋好多工程學領域上都係不可或缺嘅概念。例如想像家陣有架過山車由路軌頂點向下衝，期間架車會加速得到動能，架車所得嘅動能嘅量局部取決於架車喺頂點嗰陣嘅位能嘅量。頂點位能嘅量可以用相對簡單嘅數（頂點嘅高度等）估計，所以動能同位能嘅概念可以攞嚟幫手估計架過山車向下衝嗰陣嘅最高速度會係幾多，而知道過山車嘅最高速度對於評估過山車嘅安全嚟講有用。詳情可以睇埋過山車物理嘅嘢。