L’energia cinetica è l’energia che un corpo possiede per via del suo movimento. Ad esempio, una pallina scagliata contro una finestra può rompere il vetro perché è in movimento, quindi possiede energia cinetica. Più è pesante la pallina e più è elevata la velocità, maggiore sarà l’energia cinetica. L’energia potenziale gravitazionale è l’energia che un corpo possiede in virtù della sua posizione rispetto al suolo. Ad esempio, un oggetto poggiato su una mensola ha un’energia potenziale proporzionale al suo peso e all’altezza della mensola. L’energia meccanica è la somma dell’energia cinetica e dell’energia potenziale possedute da un corpo. Il principio di conservazione dell’energia meccanica stabilisce che la somma fra l'energia cinetica e potenziale è costante, purché non intervengano forze dissipative, come l'attrito. Così, se un corpo acquisisce energia cinetica, perde una quantità equivalente di energia potenziale. Ad esempio: un tuffatore fermo su un trampolino ha un’energia cinetica pari a zero, ma un’energia potenziale proporzionale alla distanza fra il trampolino e l’acqua.

Quando il tuffatore lascia il trampolino, inizia a perdere energia potenziale, perché si avvicina sempre di più all’acqua. Al contempo acquisisce energia cinetica, perché aumenta la sua velocità. Nel momento in cui entra in acqua, il tuffatore ha convertito tutta la sua energia potenziale in energia cinetica. Il primo a dimostrare sperimentalmente il principio di conservazione dell’energia è il fisico inglese James Prescott Joule. Joule immerge un mulinello a palette in un contenitore pieno d’acqua. A sua volta il contenitore è posto nel ghiaccio. Il mulinello è collegato tramite un argano a una coppia di pesi. Quando i pesi vengono lasciati cadere, fanno girare il mulinello: l’attrito riscalda l’acqua, e il calore scioglie una parte del ghiaccio.

Ripetendo l’esperimento con pesi diversi, Joule scopre che aumentando la massa dei pesi e l’altezza della caduta aumenta anche la quantità di calore prodotto. Quindi l’energia si trasforma, ma non viene creata né persa la sua quantità totale è sempre la stessa. Le centrali idroelettriche sono un esempio di applicazione pratica del principio di conservazione dell’energia. L’acqua contenuta nel bacino a monte possiede energia potenziale, che si trasforma in energia cinetica quando l’acqua scende a valle. Tramite le turbine della centrale, l’energia cinetica viene a sua volta trasformata in energia meccanica di rotazione e quindi in un’altra forma d’energia: l’energia elettrica.