力学的エネルギーは、運動エネルギーと位置エネルギーの合計です。運動エネルギーは動きを表し、位置エネルギーは位置を表します。動いている車は運動エネルギーを持ち、伸びたバネは位置エネルギーを持ちます。振り子は最高点で位置エネルギーを持ち、最下点で運動エネルギーを持ちます。摩擦や空気抵抗が作用しない限り、力学的エネルギーの総量は一定に保たれます。

力学的エネルギー保存の法則は強力なツールです。丘の頂上にあるジェットコースターは位置エネルギーを持ち、麓では運動エネルギーを持ちます。摩擦を無視すれば、その合計はどの地点でも同じです。そのため、最初の丘が常に最も高いのです。ジェットコースターは、別のエネルギー源がない限り、出発地点より高く上がることはできません。

機械エネルギーの作用

• 振り子：位置エネルギーから運動エネルギーへ、そして再び位置エネルギーへ。
• ジェットコースター：頂上では潜在能力、底部では運動エネルギー。
• 落下する物体：位置エネルギーが運動エネルギーに変換される。
• 弓と矢：弾性位置エネルギーから運動エネルギーへ。
• 水力発電ダム：重力ポテンシャルエネルギーから運動エネルギー、そして電気エネルギーへ。

現実世界では、機械エネルギーは完全には保存されません。摩擦によって一部が熱に変換されます。空気抵抗も同様です。振り子が最終的に揺れを止めるのはそのためです。エネルギーは依然として存在しますが、形が変わったのです。それは今や熱エネルギーとなり、空気分子と支点に分散しています。機械エネルギーは変換が容易であるため有用です。タービン、乗り物、機械を動かす動力源となります。それは動く部品のエネルギーです。自転車を漕ぐとき、食物から得た化学エネルギーを機械エネルギーに変換します。ブレーキをかけると、機械エネルギーを熱に変換します。総エネルギーは常に保存されます。形が変わるだけです。