Słowo „energia” pochodzi z języka greckiego i oznacza „działanie”, „aktywność”. Sama koncepcja została po raz pierwszy wprowadzona przez angielskiego fizyka T. Junga na początku XIX wieku. Przez „energię” rozumie się zdolność ciała posiadającego tę właściwość do wykonywania pracy. Ciało jest w stanie wykonać więcej pracy, tym więcej ma energii. Istnieje kilka jej rodzajów: energia wewnętrzna, elektryczna, jądrowa i mechaniczna. Ten ostatni jest bardziej powszechny niż inne w naszym codziennym życiu. Od czasów starożytnych człowiek nauczył się dostosowywać go do swoich potrzeb, zamieniając go w pracę mechaniczną za pomocą różnych urządzeń i konstrukcji. Możemy również przekształcić jedną formę energii w inną.
W ramach mechaniki (jedna z gałęzi fizyki) energia mechaniczna jest wielkością fizyczną charakteryzującą zdolność układu (ciała) do wykonywania pracy mechanicznej. Dlatego wskaźnikiem obecności tego rodzaju energii jest obecność określonej prędkości ciała, dzięki której może wykonywać pracę.
Rodzaje energii mechanicznej: kinetyczna i potencjalna. W każdym przypadku energia kinetyczna jest wielkością skalarną,składający się z sumy energii kinetycznych wszystkich punktów materialnych, które składają się na dany system. Natomiast energia potencjalna pojedynczego ciała (układu ciał) zależy od względnego położenia jego (ich) części w zewnętrznym polu siłowym. Wskaźnik zmiany energii potencjalnej to praca idealna.
Ciało ma energię kinetyczną, jeśli jest w ruchu (inaczej można to nazwać energią ruchu), oraz energię potencjalną, jeśli jest uniesione ponad powierzchnię ziemi na pewną wysokość (jest to energia interakcji). Energia mechaniczna jest mierzona (podobnie jak inne typy) w dżulach (J).
Aby znaleźć energię, jaką ma ciało, musisz znaleźć pracę poświęconą przeniesieniu tego ciała do obecnego stanu ze stanu zerowego (kiedy energia ciała jest równa zeru). Poniżej znajdują się wzory, według których można określić energię mechaniczną i jej rodzaje:
– kinetyczny – Ek=mV2/2;
– potencjał – Ep=mgh.
We wzorach: m to masa ciała, V to prędkość jego ruchu do przodu, g to przyspieszenie upadku, h to wysokość, na jaką ciało unosi się nad powierzchnią ziemi.
Znalezienie całkowitej energii mechanicznej układu ciał polega na zidentyfikowaniu sumy jego składowych potencjalnych i kinetycznych.
Przykładami wykorzystania energii mechanicznej przez człowieka są narzędzia wynalezione w starożytności (nóż, włócznia itp.) oraz najnowocześniejsze zegarki, samoloty itp.mechanizmy. Siły natury (wiatr, pływy morskie, przepływ rzeki) oraz wysiłek fizyczny człowieka lub zwierząt mogą działać jako źródła tego rodzaju energii i wykonywanej przez nią pracy.
W dzisiejszych czasach bardzo często praca mechaniczna układów (na przykład energia obracającego się wału) podlega późniejszej konwersji w produkcję energii elektrycznej, do której wykorzystywane są generatory prądu. Opracowano wiele urządzeń (silników), które są w stanie nieprzerwanie przekształcać potencjał płynu roboczego w energię mechaniczną.
Istnieje fizyczne prawo jego zachowania, zgodnie z którym w zamkniętym układzie ciał, gdzie nie występuje działanie sił tarcia i oporu, stała wartość będzie sumą obu jego typów (Ek i Ep) wszystkich jego organów. Taki system jest idealny, ale w rzeczywistości takich warunków nie da się osiągnąć.
