Zasada zachowania energii przy zmianie energii mechanicznej

Z doświadczenia wiemy, że energia mechaniczna może rosnąć. Pociąg ruszający na stacji ma coraz większą prędkość, więc rośnie jego energia kinetyczna. Energia potencjalna pozostaje stała, z czego wynika, że całkowita energia mechaniczna rośnie. Źródłem tej energii jest silnik lokomotywy przemieniający inną formę energii w energię mechaniczną. Przemiany te mogą być różnorodne, w zależności od konstrukcji lokomotywy, czy jest ona elektryczna, spalinowa, czy parowa. Zasada zachowania energii przyjmuje w tej sytuacji postać

 {E_A} + {E_i} = {E_B},      (1)

czyli

jeżeli do układu o energii mechanicznej E_A dostarczymy inną formę energii E_i, która zamieniana jest w energię mechaniczną, to końcowa energia mechaniczna układu jest sumą E_A i E_i,

lub krócej i bardziej ogólnie

 

całkowita energia układu izolowanego nie zmienia się.

 

Aby nie wdawać się szczegółowo w te procesy i pozostać na gruncie mechaniki, mówimy, że lokomotywa wykonuje pracę powodującą wzrost energii pociągu i wzór (1) zapiszemy w postaci

{E_A} + W = {E_B}

 

Z drugiej strony rozpędzony pociąg po wyłączeniu silnika zmniejsza swoją prędkość i pewnym czasie zatrzyma się. Jego energia mechaniczna się zmniejsza. Energia mechaniczna zmienia się inne formy energii i wzór wynikający z zasady zachowania energii przyjmuje teraz postać

{E_A} = {E_B} + {E_i},

Można też powiedzieć, że nad pociągiem została wykonana pewna praca, które zmniejszyła jego energię mechaniczną

{E_A} - W = {E_B}.

Uogólniając można powiedzieć, że energia mechaniczna układu E_m może się zmieniać z powodu przemian w inne formy energii E_i

\Delta {E_m} = \Delta {E_i},     (2)

przy czym symbol \Delta może oznaczać zarówno przyrost, jak i spadek. Zmianę energii mechanicznej można wyrazić również pracą

\Delta {E_m} = W.

Jeżeli jest to praca sił zewnętrznych nad układem, może mieć wartość dodatnią lub ujemną, czyli powodować wzrost lub spadek energii mechanicznej.