L'énergie, en physique, est la capacité d'un système à fonctionner. Le travail est la force qu'un système produit sur un autre système sur une distance. Par conséquent, l'énergie est égale à la capacité d'un système à tirer ou à pousser contre d'autres forces. L'énergie mécanique est la somme de toutes les énergies d'un système. L'énergie mécanique peut être divisée en deux formes d'énergie: l'énergie cinétique et l'énergie potentielle.
Énergie cinétique
Lorsqu'un objet est en mouvement, le type d'énergie affiché est l'énergie cinétique. Certaines des nombreuses formes d'énergie cinétique comprennent la rotation (l'énergie provenant de la rotation autour d'un axe), vibrationnelle (énergie de vibration) et translationnelle (énergie du mouvement d'un endroit à une autre). L'équation à résoudre pour la quantité d'énergie cinétique d'un objet à un instant donné est: KE = (1/2) * m * v^2, où m = la masse de l'objet et v = la vitesse de l'objet.
Énergie potentielle
Là où l'énergie cinétique est l'énergie du mouvement, l'énergie potentielle est l'énergie stockée dans un objet en fonction de sa position. Sous cette forme, l'énergie ne fait pas de travail, mais elle a le potentiel d'être convertie en d'autres formes d'énergie. Dans le cas de l'énergie mécanique, l'énergie potentielle se transforme en énergie cinétique lorsque l'objet est mis en mouvement. Deux formes d'énergie potentielle sont l'énergie potentielle gravitationnelle et élastique. L'énergie potentielle gravitationnelle est l'énergie d'un objet en fonction de sa hauteur au-dessus du sol. L'énergie potentielle élastique est l'énergie stockée dans un objet qui est étiré ou comprimé, comme un ressort.
La loi de la conservation de l'énergie
La loi de conservation de l'énergie est une loi fondamentale de la physique et stipule qu'au sein d'un système isolé de son environnement, l'énergie totale du système est conservée. C'est-à-dire que bien que la quantité d'énergie cinétique et d'énergie potentielle puisse changer d'un moment à moment la quantité totale d'énergie, l'énergie mécanique d'un objet, ne change jamais tant qu'elle reste isolé. L'énergie potentielle d'un objet est définie par l'équation: PE = mgh, où m = la masse de l'objet, g = l'accélération gravitationnelle et h = la hauteur de l'objet au-dessus du sol.
Quantité totale d'énergie mécanique
L'énergie mécanique d'un système est la somme de l'énergie cinétique et potentielle au sein du système: énergie mécanique = énergie potentielle + énergie cinétique. Le résultat de cette équation est appelé l'énergie mécanique totale. L'énergie mécanique est mesurée en unités appelées joules. Les objets dotés d'énergie mécanique sont soit en mouvement, soit ont de l'énergie stockée pour effectuer un travail. Alors qu'un système isolé a conservé son énergie mécanique, cela ne se produit généralement pas dans le monde réel car une partie de l'énergie potentielle est transformée en d'autres formes d'énergie, telles que la chaleur, par la résistance de l'air et friction. Cette énergie devient « perdue » pour le système.