Az univerzum valamennyi változása – a szellő suttogásától a szupernóva felrobbanásáig – energiafordítással vagy energiaátadással jár. Maga a világegyetem is egy hatalmas energiarobbanás – a Nagy Bumm – eredménye, s ez az energia működteti még ma, 15 milliárd évvel később is. Az energia kifejezés jelentése a fizikában sokkal pontosabban meghatározott, mint a köznyelvben: az energia munkavégző képességet jelent. A technika túlnyomórészt azzal foglalkozik, hogy az egyik energiafajtát valamilyen más energiafajtává alakítsa.
Az energia sok különböző formában létezik, és bármely fizikai változás során az egyik fajta energia egy másik fajta energiává alakul. A repülőgép felszállásának folyamatában azonban csaknem minden, a fizika által ismert energiafajta felismerhető. Energia nem keletkezik, nem semmisül meg, csupán átalakul. Ezt az alapelvet az energiamegmaradás törvényének nevezzük.
Nukleáris energia
A nukleáris energia az atomokba zárt energia, azokba az erőkbe, amelyek az atommag alkotórészeit – a szubatomi részecskéket – összetartják. Ez az energia hő- és elektromágneses sugárzás formájában szabadul fel olyan nukleáris reakciók során, amelyek például a Napban, az atomreaktorokban és az atomrobbanásokban játszódnak le. Ezekben a reakciókban tömeg alakul át energiává.
Kémiai energia
A kémiai vegyületekben, például a repülőgép tankjában lévő üzemanyagban tárolt energia. Amikor egy repülőgép fölszáll, a kémiai energia az üzemanyag elégetésével hővé alakul, amely a mozgás kinetikai energiájává, a magasban lévő repülőgép potenciális energiájává és hangenergiává alakul.
Potenciális (helyzeti) energia
Olyan felhalmozott energia, amellyel a test helyzeténél vagy alakjánál fogva rendelkezik. A repülőgép potenciális energiára test szert, miközben a gravitációs erővel szemben felemelkedik, ha zuhanni kezdene, ez a potenciális energia felszabadulna és kinetikai (mozgás) energiává alakulna. Egy összenyomott labda vagy egy kifeszített húr szintén potenciális energiával rendelkezik, amely felszabadul, amint elengedik.
Kinetikus (mozgási) energia
Ez az energiafajta a mozgás energiája. A mozgó repülőgép, minden más mozgó tárgyhoz hasonlóan, kinetikus energiával rendelkezik, amely nullává válik, amint a repülőgép leáll. Egy fontos képlet szerint E = ½mv2, ahol E a mozgó test kinetikus energiája, m a tömege, a v a sebessége. Vagyis ugyanannál a sebességnél az energia a test tömegével egyenesen arányos, a sebesség megkétszereződése azonban megnégyszerezi az energiát.
Elektromos energia
A repülőgép világítását és több rendszerét elektromos energia működteti. Az elektromos energia vagy elektromosság az elektronnak nevezett, elektromos töltéssel rendelkező parányi elemi részecskék mozgása révén jön létre. Amikor egy vezetéken elektromos áram folyik keresztül, elektronok ugranak át az egyik atomról a másikra. Az elektromosság az egyik leghasznosabb energiafajta, mert könnyen szállítható és könnyen alakítható más energiafajtákká.
Fényenergia
A természetesen szemmel érzékelhető fény az elektromágneses energia egyik legismertebb formája. Elektromágneses energia az infravörös sugárzás (a hő sugárzó formája) is. A Föld elsődleges fényforrása a Nap, de léteznek más fényenergia-források is, például az elektromosság (a villanyégőkben és fénycsövekben) és az égés (a kémiai energia hő- és fényenergiává alakításának folyamata).
Hőenergia
Ezzel az energiafajtával a világegyetem minden tárgya rendelkezik az őket felépítő atomok és molekulák rezgésének, illetve haladó mozgásának köszönhetően. Minél gyorsabban mozognak ezek a részecskék, annál nagyobb a tárgy hőenergiája. A repülőgép motorjában hő keletkezik az üzemanyag elégetése során. Ez a hő kiterjedésre készteti a gázokat, amelyek kilövellnek a motor hátulján, és előrehajtják a repülőgépet.
Hangenergia
A hangenergia a levegőben haladó nyomáshullámok alakját ölti. A hangforrás vibrációi idézik elő, a repülőgép esetében a motorból kilövellő gázok. Amikor ezek a hanghullámok a fülbe jutnak, a receptorok elektromos impulzusokká (ingerületté) alakítják őket, amelyek az agyba jutnak és hangként „hallatszanak”.
Az energia- és tömegmegmaradás
A Newton alkotta klasszikus fizika egyik alaptörvénye az energiamegmaradás elve. Ez kimondja, hogy az energia nem keletkezik, nem semmisül meg, csak átalakul. Hasonlóan, a fizikai és a kémiai folyamatokban a tömeg (anyag) állandó marad.
A relativitáselmélet viszont kimutatta a tömeg és az energia ekvivalenciáját az alábbi összefüggés szerint: E = mc2, ahol c fénysebességet jelenti. A közönséges mechanikai rendszerekben az energiaátmeneteket kísérő tömegváltozás nem mérhető, a nukleáris reakciókban azonban szignifikánssá válik. Az energia- és tömegmegmaradási törvény új formájában kimondja, hogy a tömeg és az energia együttesen nem jön létre, és nem semmisül meg.