Energie is in de natuurkunde het vermogen van een systeem om werk te doen. Arbeid is de kracht die een systeem over een afstand op een ander systeem produceert. Daarom is energie gelijk aan het vermogen van een systeem om te trekken of te duwen tegen andere krachten. Mechanische energie is de som van alle energie in een systeem. Mechanische energie kan worden opgedeeld in twee vormen van energie: kinetische energie en potentiële energie.
Kinetische energie
Wanneer een object in beweging is, is het type energie dat wordt weergegeven kinetische energie. Enkele van de vele vormen van kinetische energie zijn onder meer rotatie (energie van het rond een as draaien), vibrationeel (energie uit trillingen) en translationeel (energie uit de beweging van de ene locatie naar een ander). De vergelijking die moet worden opgelost voor de hoeveelheid kinetische energie van een object op een bepaald moment is: KE = (1/2) * m * v ^ 2, waarbij m = de massa van het object en v = de snelheid van het object.
Potentiële energie
Waar kinetische energie de energie van beweging is, is potentiële energie de energie die in een object is opgeslagen, afhankelijk van zijn positie. In deze vorm doet de energie geen werk, maar heeft wel het potentieel om omgezet te worden in andere energievormen. In het geval van mechanische energie wordt potentiële energie omgezet in kinetische energie wanneer het object in beweging wordt gebracht. Twee vormen van potentiële energie zijn zwaartekracht en elastische potentiële energie. Gravitatie potentiële energie is de energie van een object, afhankelijk van de hoogte boven de grond. Elastische potentiële energie is de energie die is opgeslagen in een voorwerp dat wordt uitgerekt of samengedrukt, zoals een veer.
De wet van behoud van energie
De wet van behoud van energie is een fundamentele natuurwet en stelt dat binnen een systeem dat geïsoleerd is van zijn omgeving, de totale energie binnen het systeem behouden blijft. Dat wil zeggen, hoewel de hoeveelheid kinetische energie en potentiële energie van moment tot moment kan veranderen moment verandert de totale hoeveelheid energie, de mechanische energie van een object, nooit zolang het blijft geïsoleerd. De potentiële energie van een object wordt gedefinieerd door de vergelijking: PE = mgh, waarbij m = de massa van het object, g = de zwaartekrachtversnelling en h = de hoogte van het object boven de grond.
Totale hoeveelheid mechanische energie
De mechanische energie van een systeem is de som van de kinetische en potentiële energie binnen het systeem: mechanische energie = potentiële energie + kinetische energie. Het resultaat van deze vergelijking wordt de totale mechanische energie genoemd. Mechanische energie wordt gemeten in eenheden die joules worden genoemd. Voorwerpen met mechanische energie zijn in beweging of hebben energie opgeslagen om te werken. Hoewel een geïsoleerd systeem zijn mechanische energie heeft behouden, gebeurt dit meestal niet in het echte woord, omdat: sommige potentiële energie wordt omgezet in andere vormen van energie, zoals warmte, door luchtweerstand en wrijving. Deze energie raakt "verloren" aan het systeem.