又稱位能,在機械運動中,由於質點或質點系在保守力場中相對位置變化所具有的能量。當質點處於某一空間區域中的任一位置時,都受到一個力的作用,並且此力是質點位置的有限、單值和可微向量函數,則稱該區域為力場,而此作用力為場力。如質點在某一力場中繞任一閉曲線運動一周,場力所做的功為零,即場力所做之功與所經途徑無關時,稱此場力為保守力,稱此力場為保守力場。在保守力場中任選一合適的位置為零勢位置,當質點系從所在位置移動到零勢位置時,保守力所做的功稱為此質點系在所在位置上上的勢能,勢能是位置函數。勢能V同保守力F之間的關系是F=-∇VVC(常數)的曲面稱為該保守力場的等勢面。保守力F 同等勢面正交。勢能的量綱為L2MT-2,它的SI單位是kg·m2·s-2,即N·m,即J。

  重力勢能 質點系在重力場中的勢能。如取z軸鉛垂向上,k為該方向上的單位矢量,則重力場的力是F=-Mgk,式中的M是質點系的總質量,g是重力加速度。如取z=0的水平面為零勢位置時,則重力勢能VMgzc,式中的zc是質點系質心C在所在位置的鉛垂坐標。重力場的等勢面是不同高度的水平面。

  彈性勢能 在彈性力場中質點的勢能。取彈簧的一端為矢徑原點,則剛度為k的彈簧所產生的彈性力可表示為

,式中 r 0是彈簧的原長, r為質點的矢徑, r 為矢徑的大小。如以彈簧的自然狀態為零勢位置,則質點的彈性勢能為 。彈性力場的等勢面是以矢徑原點為球心的不同半徑的球面。質點系的彈性勢能為質點系中各質點的彈性勢能之和。

  萬有引力勢能 質點在萬有引力場中的勢能定義是:以引力中心為矢徑原點,則質量為ṃ) 的質點在引力場中所受的力為

(即萬有引力),式中 M為引力中心的質量, r為質點的矢徑, r為質點同引力中心間的距離, G為萬有引力常數,是普適常數。如以 r=∞為零勢位置,則萬有引力勢能 。萬有引力場的等勢面是以引力中心為球心的不同半徑的球面。 n 個質點的質點系在萬有引力場中的勢能為所有單個質點具有的勢能之和。質量為 m的質點在 L個質量為 M j( j=1,…, L)質點的引力作用下的勢能為 ,式中 r j是質點至第 j個引力中心的距離。