En este capítulo, abordamos algunos conceptos físicos básicos que participan en cada movimiento físico en el universo, más allá de los conceptos de fuerza y cambio en el movimiento, que exploramos en Movimiento en dos y tres dimensiones y Leyes del movimiento de Newton. Estos conceptos son el trabajo, la energía cinética y la potencia. Explicamos cómo se relacionan estas cantidades entre sí, lo que nos llevará a una relación fundamental denominada teorema de trabajo-energía. En el próximo capítulo, generalizamos esta idea al principio más amplio de la conservación de la energía.
La aplicación de las leyes de Newton exige la resolución de ecuaciones diferenciales que relacionan las fuerzas actuantes sobre un objeto con la aceleración que producen. A menudo, una solución analítica es intratable o imposible, por lo que se requieren largas soluciones numéricas o simulaciones para obtener resultados aproximados. En tales situaciones, relaciones más generales, como el teorema de trabajo-energía (o la conservación de la energía), pueden seguir dando respuestas útiles a muchas preguntas y requieren una cantidad más modesta de cálculos matemáticos. En particular, verá cómo el teorema de trabajo-energía sirve para relacionar la rapidez de una partícula, en diferentes puntos a lo largo de su trayectoria, con las fuerzas que actúan sobre esta, incluso cuando la trayectoria es demasiado complicada de tratar. Así, algunos aspectos del movimiento pueden abordarse con menos ecuaciones y sin descomposiciones vectoriales.