L'energia, in fisica, è la capacità di un sistema di fare lavoro. Il lavoro è la forza che un sistema produce su un altro sistema a distanza. Pertanto, l'energia è uguale alla capacità di un sistema di tirare o spingere contro altre forze. L'energia meccanica è la somma di tutta l'energia all'interno di un sistema. L'energia meccanica può essere suddivisa in due forme di energia: energia cinetica ed energia potenziale.
Energia cinetica
Quando un oggetto è in movimento, il tipo di energia in mostra è l'energia cinetica. Alcune delle molte forme di energia cinetica includono rotazionale (energia dalla rotazione attorno a un asse), vibrazionale (energia dalla vibrazione) e traslazionale (energia dal movimento da una posizione a un altro). L'equazione da risolvere per la quantità di energia cinetica di un oggetto in un dato momento è: KE = (1/2) * m * v^2, dove m = la massa dell'oggetto e v = la velocità dell'oggetto.
Energia potenziale
Dove l'energia cinetica è l'energia del movimento, l'energia potenziale è l'energia immagazzinata in un oggetto a seconda della sua posizione. In questa forma, l'energia non sta facendo lavoro, ma ha il potenziale per essere convertita in altre forme di energia. Nel caso dell'energia meccanica, l'energia potenziale si trasforma in energia cinetica quando l'oggetto viene messo in movimento. Due forme di energia potenziale sono l'energia potenziale gravitazionale ed elastica. L'energia potenziale gravitazionale è l'energia di un oggetto che dipende dalla sua altezza dal suolo. L'energia potenziale elastica è l'energia immagazzinata in un oggetto che viene allungato o compresso, come una molla.
La legge di conservazione dell'energia
La legge di conservazione dell'energia è una legge fondamentale della fisica e afferma che all'interno di un sistema isolato dall'ambiente circostante, si conserva l'energia totale all'interno del sistema. Vale a dire, anche se la quantità di energia cinetica ed energia potenziale può cambiare da un momento all'altro momento la quantità totale di energia, l'energia meccanica di un oggetto, non cambia mai finché rimane isolato. L'energia potenziale di un oggetto è definita dall'equazione: PE = mgh, dove m = massa dell'oggetto, g = accelerazione gravitazionale e h = altezza dell'oggetto dal suolo.
Quantità totale di energia meccanica
L'energia meccanica di un sistema è la somma dell'energia cinetica e potenziale all'interno del sistema: energia meccanica = energia potenziale + energia cinetica. Il risultato di questa equazione è chiamato energia meccanica totale. L'energia meccanica è misurata in unità chiamate joule. Gli oggetti con energia meccanica sono in movimento o hanno energia immagazzinata per fare lavoro. Mentre un sistema isolato conserva la sua energia meccanica, questo non accade in genere nella parola reale perché una parte dell'energia potenziale viene trasformata in altre forme di energia, come il calore, attraverso la resistenza dell'aria e attrito. Questa energia viene "persa" nel sistema.