L'énergie mécanique est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle. L'énergie cinétique est liée au mouvement, tandis que l'énergie potentielle est liée à la position. Une voiture en mouvement possède de l'énergie cinétique. Un ressort tendu possède de l'énergie potentielle. Un pendule, au sommet de sa trajectoire, possède de l'énergie potentielle et, au point le plus bas, de l'énergie cinétique. L'énergie mécanique totale reste constante en l'absence de frottement et de résistance de l'air.

La conservation de l'énergie mécanique est un concept fondamental. Un wagon de montagnes russes, au sommet d'une colline, possède de l'énergie potentielle. En bas, il possède de l'énergie cinétique. La somme est la même en tout point, en négligeant les frottements. C'est pourquoi la première montée est toujours la plus haute. Le wagon ne peut pas aller plus haut que son point de départ sans une autre source d'énergie.

L'énergie mécanique en action

• Pendule : potentiel vers cinétique et retour.
• Montagnes russes : potentiel en haut, cinétique en bas.
• Chute d'un objet : l'énergie potentielle se convertit en énergie cinétique.
• Arc et flèche : potentiel élastique converti en potentiel cinétique.
• Barrage hydroélectrique : potentiel gravitationnel → énergie cinétique → énergie électrique.

Dans la réalité, l'énergie mécanique ne se conserve pas parfaitement. Le frottement en convertit une partie en chaleur. La résistance de l'air produit le même effet. C'est pourquoi un pendule finit par s'immobiliser. L'énergie est toujours présente, mais elle a changé de forme. Elle est désormais sous forme d'énergie thermique, répartie entre les molécules d'air et le point de pivot. L'énergie mécanique est utile car elle est facile à convertir. Elle actionne les turbines, les véhicules et les machines. C'est l'énergie des pièces en mouvement. Lorsque vous pédalez sur un vélo, vous convertissez l'énergie chimique des aliments en énergie mécanique. Lorsque vous freinez, vous convertissez l'énergie mécanique en chaleur. L'énergie totale est toujours conservée. Seule sa forme change.