La physique des énergies est multiforme, ses origines étant multiples : de thermique à électromagnétique, électronique en passant par nucléaire et mécanique.

La transformation de l'énergie a produit les sciences technologiques, chaque transformation construisant son domaine d'application et son industrie.

Et à chaque application ciblée correspond une formulation adaptée.

Ainsi chaque énergie décrit un domaine, un cas particulier de la physique.

En mécanique, les énergies sont associées au mouvement, au déplacement dans l'espace, au changement produit.

La première d'entre elles, l'énergie cinétique, est fonction de la vitesse.

Elle est due au mouvement (anciennement "force vive") et existe en présence ou non de forces : selon que l'énergie varie ou non au cours du temps.

Une forme d'énergie, dont la force serait à l'origine, s'est donc avérée nécessaire : c'est l'énergie potentielle. Elle s'appuie sur la notion de travail de la force.

Un des intérêts de l'énergie en mécanique, outre sa formalisation standard, est qu'elle est visible et mesurable par le mouvement.

Cette propriété a fourni un support imagé au concept d'énergie, notamment via les systèmes conservatifs, mais également par sa transformation et la balance énergétique qui peut en résulter.

La formulation de l'énergie mécanique a permis de mettre en place des ‘mécanismes descriptifs', comme la notion de potentiel, d'équilibre,etc... qui ont été transposés sans difficulté.

Des vibrations mécaniques, à l'électricité et l'électromagnétisme, en passant par les vibrations de la matière autour d'états d'équilibre et l'émission d'ondes, le cheminement a finalement initié le concept d'association matière-énergie dans le formalisme relativiste.

Comparativement aux forces, la notion d'énergie présente l'avantage d'être un outil d'analyse mathématique scalaire, un avantage qui peut devenir un inconvénient par son insuffisance (voir le dernier exemple de ce chapitre).

Sa transformation met en jeu des règles d'additivité qui s'établissent aisément.

Le plan de ce chapitre est, de ce fait, fluide.

De la définition de l'énergie cinétique, celle potentielle apparaît via le théorème de l'énergie cinétique qui met en jeu le travail des forces.

Cette énergie potentielle permet de discerner la famille des systèmes conservatifs caractérisés par une énergie mécanique totale constante, exprimant ainsi un parfait transfert entre les énergies cinétique et potentielle.

Si le transfert est imparfait au cours du temps, ce concept d'énergie mécanique totale, comptabilisant l'énergie de déplacement (inertie) et celle à l'origine du mouvement (potentielle), permet d'évaluer les pertes (ou les apports extérieurs) à l'aide de la puissance dissipée ou engrangée.

Quelques exemples clôtureront ce chapitre mettant en évidence les avantages et les limites de cette représentation scalaire et simplifiée de la mécanique.

Le puissant formalisme lagrangien du grain 2, construit autour des énergies, ouvrira des perspectives intéressantes, des voies inattendues.