總能量和機械能量的範圍不同。
動能是動能（K）和勢能（U）的總和。當質量為 m 的物體以速度 v 移動時，K = ½mv²。 在一個恆定的引力場中，它表示為 U = mgh。 勢能的參考高度可以任意設定，並且任何物理變化都取決於高度差。
如果只有恢復力，例如重力，起作用，那麼 K + U 保持不變。然而，如果存在摩擦或非彈性碰撞，一部分機械能可以轉化為內能或聲音。這並不意味著當機械能減少時，總能量消失。
自由落體相關的勢能和擺的勢能轉化為動能。
對於一個從靜止狀態下，自由落下降高度為 h 的球，根據公式 mgh = ½mv²，可得出 v = √(2gh)。質量抵消，因此，對於相同的下落高度，到達的速度是相同的。能量方程並不能直接給出經過的時間，但可以快速比較初始狀態和最終狀態。
振動在其極點時速度為 0，在最低點達到最大速度。理想的彈簧由於其拉力與運動方向垂直，因此不產生功。實際的振幅會減少，因為機械能從系統傳遞到周圍和內部的能量。
在電路和加熱應用中，我們透過功率來測量遷移率。
功率 P 指的是單位時間內傳輸的能量。在恆定功率下，E = Pt，且 1 W = 1 J/s。電阻的功率 P = VI，表示電能轉化為熱或其他形式的速率。如果所有能量用於加熱物體，且沒有能量損失，則 Pt = mcΔT。
我們始終驗證系統的邊界是如何定義的。如果僅僅觀察一個物體，由於摩擦，能量會損失。然而，當我們同時觀察物體及其所處的表面時，我們可以計算出內部能量的增加。 維護能量平衡的過程，也有助於發現實驗中可能被忽略的損失或測量誤差。
關鍵關係與符號
K = ½mv² · U = mgh · K + U = 常數 (僅保守力產生功) · E = Pt
| 符號 | 含義 | 單位 |
|---|---|---|
| K, U, E | 動能、勢能以及傳遞的能量 | J |
| m | 質量 | kg |
| v | 速率 | m/s |
| P | 電功率 | W |
透過範例確認
如果一個 2 公斤質量的物體從 5 米的高度自由落下，會發生什麼？
當 g = 9.8 m/s² 時，引力勢能的減小為 98 J。如果不存在摩擦，則動能增加該量，從而得到最終速度，即 √98 ≈ 9.90 m/s。然而，如果存在摩擦，則部分能量會轉化為熱量，從而減緩速度。
常見誤解
- 即使在非彈性碰撞中，當動能減少時，總能量不會被違反。
- 功率是能量傳遞的速率，而不是能量本身。