Energia mecânica
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Energia mecânica é, resumidamente, a capacidade de um corpo produzir trabalho.[1] Também podemos interpretá-la como a energia que pode ser transferida por meio de uma força. A energia mecânica total de um sistema é a soma da energia cinética, relacionada ao movimento de um corpo, com a energia potencial, relacionada ao armazenamento, podendo ser gravitacional ou elástica.[1]
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Se o sistema for conservativo, ou seja, apenas forças conservativas atuarem nele, a energia mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento[1]. A energia mecânica que um corpo possui é a soma da sua energia cinética com sua energia potencial .
Uma força é classificada como sendo conservativa quando o trabalho realizado por ela para mover um corpo de um lugar a outro é independente do percurso, isto é, do caminho escolhido. Esclarecendo: para carregar um saco de batatas e o transportar morro acima, o caminho escolhido pode ser mais longo, caminhando-se circularmente ou seguindo um caminho mais curto e reto, mas através de uma ladeira íngreme. A força gravítica é conservativa. Um exemplo de força não conservativa é a força de atrito, que também é chamada de força dissipativa.
Pela lei da conservação da energia, se um corpo está apenas sob a ação de forças conservativas, a sua energia mecânica () conservar-se-á. Isso equivale a dizer, neste caso, que se a energia cinética de um corpo aumentar, a energia potencial deve diminuir e vice-versa, de modo a manter constante.
Considere que uma bola de massa na mão de uma pessoa está a uma altura do chão. A sua energia potencial é joules, sendo , a aceleração da gravidade. Nesse lugar, como a bola está parada, a sua velocidade é igual a , e portanto a sua energia cinética também é igual a zero, ou seja . Assim, a sua energia mecânica total é . Ao ser lançada, essa bola atinge o solo e a sua altura ficará igual a , e consequentemente a sua . Como há conservação da energia mecânica, a energia cinética da bola no solo é . Deste valor podemos obter a componente escalar da velocidade instantes antes de a bola atingir o solo, ou seja . Quanto maior a altura de onde é lançada a bola, maior a velocidade atingida ao chegar ao solo. Vale também o contrário, isto é, quanto maior a velocidade, maior a altura atingida. Assim, se um atleta quiser saltar uma boa altura , é preciso correr muito para atingir uma velocidade alta. É isso que fazem os atletas que praticam salto em altura, salto tríplice e saltos com evoluções em ginástica olímpica.