1-3. 퍼텐셜 에너지 — 높을수록, 당겨진 용수철일수록 크다

지금까지의 이야기: 1-1절에서 에너지란 "일을 할 수 있는 능력"이라는 것을 알아냈어. 1-2절에서는 움직이는 물체가 가진 에너지, 운동 에너지($E_k = \frac{1}{2}mv^2$)를 만났지. 빠를수록, 무거울수록 운동 에너지가 크다는 것, 특히 속도가 2배면 에너지는 4배라는 놀라운 사실도 알게 됐어. 그런데 1-2절 끝에서 우리는 이상한 질문 하나를 남겨뒀지. 자이로드롭 꼭대기에서 멈춰 있을 때, 운동 에너지는 0이었어. 그런데 떨어지자마자 어마어마한 운동 에너지가 생겼잖아. 이 에너지는 도대체 어디에 숨어 있었던 걸까?

코코넛을 조심해!

열대 지방에 가면 야자나무 아래에 "코코넛 주의!"라는 경고판이 있는 걸 볼 수 있어. 코코넛은 꽤 무거운 열매(약 12 kg)인데, 높은 야자나무(1025 m)에서 떨어지면... 정말 위험해.

여기서 이상한 점이 있어.

나무 위에 달린 코코넛은 움직이지 않아. 바람이 불지 않으면 가만히 매달려 있을 뿐이야. 그러니까 운동 에너지는? 0이야!

운동 에너지가 0이라면, 에너지가 없다는 뜻일까?

절대 아니야! 머리 위에서 코코넛이 떨어지면 얼마나 아플지 생각해봐. 그 코코넛은 분명히 뭔가를 할 수 있는 능력을 가지고 있어. 떨어지면서 엄청난 속도를 얻고, 무언가를 부술 수 있잖아.

그런데 이 에너지는 지금 당장 눈에 보이지 않아. 코코넛은 그냥 가만히 매달려 있을 뿐이거든.

이 에너지는 어디에 숨어 있는 걸까?