Formas de energia
Energia é a capacidade de realizar trabalho e aparece de muitas formas: cinética (movimento), potencial gravitacional (altura), potencial elástica (mola, estilingue), térmica, elétrica, química (alimentos, combustíveis, pilhas), luminosa e sonora. No Sistema Internacional, a unidade é o joule (J).
Energia cinética
É a energia de quem está em movimento: $E_c=\frac{m\,v^2}{2}$, com $m$ em kg e $v$ em m/s. Como a velocidade está ao quadrado, dobrar a velocidade quadruplica a energia cinética. Por isso batidas em alta velocidade são tão mais graves.
Energia potencial gravitacional
É a energia armazenada por estar numa altura: $E_p=m\,g\,h$. A altura $h$ é medida a partir de um nível de referência escolhido (o chão, o fundo da pista). Um livro de $2$ kg numa estante a $1{,}5$ m do chão tem $E_p=2\cdot10\cdot1{,}5=30$ J.
Conservação da energia mecânica
A soma $E_m=E_c+E_p$ é a energia mecânica. Sem atrito nem resistência do ar, ela se conserva: o que um tipo perde, o outro ganha. Um corpo que desce de uma altura $h$ partindo do repouso chega embaixo com $v=\sqrt{2\,g\,h}$, qualquer que seja a sua massa.
Atrito e transformação
Com atrito, a energia mecânica diminui, mas a energia total continua a mesma: a parte que “sumiu” virou energia térmica (aquecimento) e som. Numa usina hidrelétrica, a energia potencial da água vira cinética, depois energia elétrica no gerador, sempre com alguma parte dissipada.
Potência e rendimento
Potência é a rapidez com que a energia é transformada: $P=\frac{E}{\Delta t}$, medida em watts ($1\,\text{W}=1\,\text{J/s}$). Rendimento é a fração útil: $\eta=\frac{P_{\text{útil}}}{P_{\text{total}}}$. Um motor que recebe $2000$ W e entrega $1500$ W úteis tem rendimento de $75\,\%$; os outros $500$ W viram calor e som.