Механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергии. Кинетическая энергия — это движение. Потенциальная энергия — это положение. Движущийся автомобиль обладает кинетической энергией. Растянутая пружина обладает потенциальной энергией. Маятник в верхней точке колебаний обладает потенциальной энергией. В нижней точке он обладает кинетической энергией. Полная механическая энергия остается постоянной, если не действуют силы трения или сопротивления воздуха.

Закон сохранения механической энергии — мощный инструмент. Американские горки на вершине холма обладают потенциальной энергией. Внизу они обладают кинетической энергией. Сумма этих величин одинакова в каждой точке, если не учитывать трение. Именно поэтому первый холм всегда самый высокий. Горки не могут подняться выше начальной точки, если у них нет другого источника энергии.

Механическая энергия в действии

• Маятник: от потенциального потенциала к кинетическому и обратно.
• Американские горки: потенциал наверху, кинетика внизу.
• Падающий объект: потенциальная энергия преобразуется в кинетическую.
• Лук и стрелы: переход от упругого потенциала к кинетическому.
• Гидроэлектростанция: преобразование гравитационного потенциала в кинетический и затем в электрический.

В реальном мире механическая энергия не сохраняется в полном объеме. Трение преобразует часть энергии в тепло. Сопротивление воздуха делает то же самое. Именно поэтому маятник в конце концов перестает качаться. Энергия все еще присутствует, но она изменила свою форму. Теперь это тепловая энергия, распределенная между молекулами воздуха и точкой опоры. Механическая энергия полезна, потому что ее легко преобразовать. Она приводит в движение турбины, транспортные средства и машины. Это энергия движущихся частей. Когда вы крутите педали велосипеда, вы преобразуете химическую энергию пищи в механическую энергию. Когда вы тормозите, вы преобразуете механическую энергию в тепло. Полная энергия всегда сохраняется. Меняется только ее форма.