Vaikka niitä on useita energiatyypit, tutkijat voivat ryhmitellä ne kahteen pääryhmään: kineettinen energia ja Mahdollinen energia. Tässä on tarkastelu energian muodoista, esimerkkejä jokaisesta tyypistä.
Kineettinen energia
Kineettinen energia on liikkeen energiaa. Atomit ja niiden komponentit ovat liikkeessä, joten kaikella aineella on kineettistä energiaa. Suuremmassa mittakaavassa jokaisella liikkeessä olevalla esineellä on kineettinen energia.
Kineettisen energian yleinen kaava on liikkuvalle massalle:
KE = 1/2 mv2
KE on kineettinen energia, m on massa ja v on nopeus. Tyypillinen kineettisen energian yksikkö on jouli.
Mahdollinen energia
Potentiaalienergia on energiaa, jonka merkitys saa sen järjestelystä tai sijainnista. Kohteella on 'potentiaali' tehdä työtä. Esimerkkejä potentiaalisesta energiasta ovat kelkka mäen yläosassa tai heiluri sen heilahtelun yläosassa.
Yhtä yleisimmistä potentiaalienergian yhtälöistä voidaan käyttää objektin energian määrittämiseen suhteessa sen korkeuteen pohjan yläpuolella:
E = mgh
PE on potentiaalienergia, m on massa, g on painovoiman aiheuttama kiihtyvyys ja h on korkeus. Yhteinen potentiaalienergian yksikkö on jouli (J). Koska potentiaalinen energia heijastaa esineen sijaintia, sillä voi olla negatiivinen merkki. Onko se positiivinen vai negatiivinen, riippuu siitä, tehdäänkö työ mennessä järjestelmä tai päällä systeemi.
Muut energialähteet
Vaikka klassinen mekaniikka luokittelee kaiken energian joko kineettiseksi tai potentiaaliseksi, on olemassa muita energian muotoja.
Muita energiamuotoja ovat:
- painovoimaenergia - energia, joka syntyy kahden massan vetovoimasta toisiinsa.
- sähköenergia - energia staattisesta tai liikkuvasta sähkövarauksesta.
- magneettinen energia - energia, joka syntyy vastakkaisten magneettikentien vetovoimasta, samanlaisten kenttien torjumisesta tai siihen liittyvästä sähkökentästä.
- ydinenergia - energia voimakkaasta voimasta, joka sitoo protoneja ja neutroneja atomiytimessä.
- lämpöenergia - jota kutsutaan myös lämmöksi, tämä on energiaa, joka voidaan mitata lämpötilana. Se heijastaa atomien ja molekyylien kineettistä energiaa.
- kemiallinen energia - atomien ja molekyylin välisissä kemiallisissa sidoksissa oleva energia.
- mekaaninen energia - kineettisen ja potentiaalisen energian summa.
- säteilevä energia - sähkömagneettisesta säteilystä saatava energia, mukaan lukien näkyvä valo ja röntgenkuvat (esimerkiksi).
Kohteella voi olla sekä kineettistä että potentiaalista energiaa. Esimerkiksi vuorella ajavassa autossa on liikkumisen energiaa liikkeestä ja potentiaalista energiaa asemastaan suhteessa merenpintaan. Energia voi muuttua yhdestä muodosta toiseen. Esimerkiksi salamaisku voi muuntaa sähköenergian valoenergiaksi, lämpöenergiaksi ja äänienergiaksi.
Energian säästö
Vaikka energia voi muuttaa muotoja, se säilyy. Toisin sanoen kokonaisenergia järjestelmän on vakioarvo. Tämä kirjoitetaan usein kineettisen (KE) ja potentiaalisen energian (PE) muodossa:
KE + PE = vakio
Kääntyvä heiluri on erinomainen esimerkki. Heilurin heilahduksena siinä on suurin potentiaalienergia kaaren yläosassa, mutta nolla kineettinen energia. Kaaren pohjassa siinä ei ole potentiaalienergiaa, mutta kineettinen enimmäisenergia.