Sana "energia" tulee kreikan kielestä ja tarkoittaa "toimintaa", "toimintaa". Itse käsitteen esitteli ensimmäisenä englantilainen fyysikko T. Jung 1800-luvun alussa. "Energialla" tarkoitetaan tämän ominaisuuden omaavan kehon kykyä tehdä työtä. Keho pystyy tekemään enemmän työtä, sitä enemmän sillä on energiaa. Sitä on useita tyyppejä: sisäinen, sähkö-, ydin- ja mekaaninen energia. Jälkimmäinen on yleisempää kuin muut päivittäisessä elämässämme. Muinaisista ajoista lähtien ihminen on oppinut mukauttamaan sen tarpeisiinsa muuntaen sen mekaaniseksi työksi erilaisilla laitteilla ja rakenteilla. Voimme myös muuttaa yhden energiamuodon toiseksi.
Mekaniikan (yksi fysiikan haaroista) puitteissa mekaaninen energia on fysikaalinen suure, joka kuvaa järjestelmän (ruumiin) kykyä suorittaa mekaanista työtä. Siksi tämän tyyppisen energian olemassaolon indikaattori on kehon tietyn nopeuden läsnäolo, jolla se voi tehdä työtä.
Mekaanisen energian tyypit: kineettinen ja potentiaalinen. Kussakin tapauksessa kineettinen energia on skalaarisuure,joka koostuu kaikkien tietyn järjestelmän muodostavien materiaalipisteiden kineettisten energioiden summasta. Vaikka yksittäisen kappaleen (kappalejärjestelmän) potentiaalinen energia riippuu sen (niiden) osien suhteellisesta sijainnista ulkoisessa voimakentässä. Potentiaalienergian muutoksen indikaattori on täydellinen työ.
Kappaleella on kineettistä energiaa, jos se on liikkeessä (muuten sitä voidaan kutsua liikkeen energiaksi), ja potentiaalienergiaa, jos se on nostettu maanpinnan yläpuolelle johonkin korkeuteen (tämä on vuorovaikutuksen energiaa). Mekaaninen energia mitataan (kuten muutkin tyypit) jouleina (J).
Löytääksesi kehossa olevan energian, sinun on löydettävä työ, joka kuluu tämän kehon siirtämiseen sen nykyiseen tilaan nollatilasta (kun kehon energia on yhtä suuri kuin nolla). Seuraavat kaavat, joiden mukaan mekaaninen energia ja sen tyypit voidaan määrittää:
– kineettinen – Ek=mV2/2;
– potentiaali – Ep=mgh.
Kaavoissa: m on kappaleen massa, V on sen eteenpäinliikkeen nopeus, g on putoamisen kiihtyvyys, h on korkeus, johon kappale on nostettu maan pinnan yläpuolelle.
Mekaanisen kokonaisenergian löytäminen kappalejärjestelmälle on tunnistaa sen potentiaalisten ja kineettisten komponenttien summa.
Esimerkkejä siitä, kuinka ihminen voi käyttää mekaanista energiaa, ovat muinaisina aikoina keksityt työkalut (veitsi, keihäs jne.) sekä nykyaikaisimmat kellot, lentokoneet jne.mekanismit. Luonnonvoimat (tuuli, vuorovesi, jokien virtaus) ja ihmisen tai eläinten fyysiset ponnistukset voivat toimia tämäntyyppisen energian ja sen suorittaman työn lähteinä.
Tänä päivänä järjestelmien mekaaninen työ (esimerkiksi pyörivän akselin energia) joutuu hyvin usein muunnoksille sähköenergian tuotannossa, johon käytetään virtageneraattoreita. On kehitetty monia laitteita (moottoreita), jotka pystyvät jatkuvasti muuttamaan käyttönesteen potentiaalin mekaaniseksi energiaksi.
Sen säilymisellä on fysikaalinen laki, jonka mukaan suljetussa kappalejärjestelmässä, jossa ei ole kitka- ja vastusvoimien vaikutusta, vakioarvo on sen molempien tyyppien summa (Ek ja Ep) kaikista sen muodostavista elimistä. Tällainen järjestelmä on ihanteellinen, mutta todellisuudessa sellaisia ehtoja ei voida saavuttaa.
