Енергія – це скалярна фізична величина яка є мірою різних форм руху матерії та є характеристикою стану системи (тіла) і визначає максимальну роботу, котру може виконати тіло (система).

Звідси випливає, що одиниця енергії така сама, як і одиниця роботи, ‒ джоуль.

Термін «енергія» походить від слова energeia, яке вперше з'явилася в роботах Аристотеля.

Теорема про кінетичну енергію: робота рівнодійної всіх сил, які діють на тіло, дорівнює зміні кінетичної енергії тіла.

Теорема про потенціальну енергію: робота всіх консервативних сил, які діють на тіло, дорівнює зміні потенціальної енергії тіла, взятій із протилежним знаком.

Стан із меншою потенціальною енергією є енергетично вигідним; будь­-яка замкнена система прагне перейти в такий стан, у якому її потенціальна енергія є мінімальною, – у цьому полягає принцип мінімуму потенціальної енергії.

Кінетична і потенціальна енергії тіл можуть змінюватися з часом, але в замкненій системі їх сума залишається сталою. Закон збереження і перетворення повної механічної енергії формулюють так: повна механічна енергія замкненої системи тіл, які взаємодіють силами тяжіння або (та) пружності, залишається незмінною за будь-яких взаємодій тіл між собою.

Енергія нікуди не зникає й нізвідки не з’являється: вона лише перетворюється з одного виду на інший, передається від одного тіла до іншого.

Закон збереження і перетворення енергії дає змогу розкрити фізичний зміст поняття роботи. Робота сил тяжіння або сил пружності, з одного боку, дорівнює збільшенню кінетичної енергії, а з другого – зменшенню потенціальної енергії тіл. Таким чином, робота дорівнює зміні енергії. 

Питання для самоперевірки

1. Як зміниться кінетична енергія тіла, якщо сила, прикладена до тіла, виконує: додатну роботу; від’ємну роботу?

2. Чому дорівнює потенціальна енергія тіла, що перебуває на деякій висоті над Землею? Як змінюється потенціальна енергія тіла під час його руху вгору?

3. Що спільного у виразах для роботи сили пружності та роботи сили тяжіння?

4. Що спільного в потенціальних енергіях тіла, на яке діє сила тяжіння, і тіла, на яке діє сила пружності?

5. Що таке повна механічна енергія? Сформулюйте й запишіть закон збереження повної механічної енергії.

6. У яких системах виконується закон збереження повної механічної енергії в загальному вигляді?

Якісні питання

1.  Гумовий м’яч упав на підлогу й підскочив угору. Які перетворення енергії відбулися при цьому?

2. Тіло зісковзує по похилій площині так, що його швидкість залишається незмінною. Чи змінюється при цьому повна механічна енергія тіла? Які перетворення енергії при цьому відбуваються?

3. Як змінюється механічна енергія за наявності сили тертя?

Задачі

1. Камінь кинули вертикально вгору зі швидкістю 10 м/с. На якій висоті кінетична енергія каменя буде однаковою з його потенційною енергією?

2. Тіло, що перебуває в стані спокою, падає з висоти 20 м. На якій висоті швидкість його руху дорівнюватиме 10 м/с? З якою швидкістю тіло впаде на землю?

3. Тіло кинули зі швидкістю 15 м/с під кутом до горизонту. Обчисліть його швидкість на висоті 10 м.

4. Футбольний м’яч після удару здійнявся на висоту 15 м. Чому дорівнювала його швидкість на цій висоті, якщо початкова швидкість м’яча становила 20 м/с? Опором повітря можна знехтувати.