
In fisica, la potenza è definita operativamente come l'energia trasferita nell'unità di tempo. Viene anche utilizzata per quantificare l'energia prodotta o utilizzata da un sistema fisico. 
A seconda del tipo di energia trasferita, si parla più specificatamente di potenza meccanica (per il trasferimento di lavoro), potenza termica (per il trasferimento di calore) e potenza elettrica (per il trasferimento di energia elettrica). La potenza termica si indica in genere con il simbolo formula_1, mentre la potenza meccanica, la potenza elettrica e altre forme ordinate di potenza in genere si indicano con i simboli formula_2.
Nel sistema internazionale di unità di misura la potenza si misura in watt (formula_3), come rapporto tra unità di energia in joule (formula_4) e unità di tempo in secondi (formula_5):
Per motivi storici, si possono incontrare ancora unità di misura diverse, nate dall'uso di misurare l'energia e il tempo con altre unità di misura, a seconda del campo di applicazione. Ad esempio il cavallo vapore è la potenza necessaria per sollevare alla velocità di , e quindi 1 CV = 735,49875 W = 0,73549875 kW; oppure 1 CV = 0,98631 HP.
La potenza meccanica è definita come il lavoro "L ("chiamato anche "W)" compiuto nell'unità di tempo "t", ovvero come la sua derivata temporale:
In base al principio di uguaglianza tra lavoro ed energia, la potenza misura la quantità di energia scambiata nell'unità di tempo, in un qualunque processo di trasformazione, meccanico, elettrico, termico o chimico che sia.
La terza equazione cardinale è in effetti un'equazione nella potenza generica di un sistema materiale:
dove:
Si calcola il lavoro totale (che non chiamiamo L solo per non confonderlo col momento angolare totale) di un sistema di punti materiali rispetto a un polo formula_14. Chiamiamo formula_15 la posizione del punto i-esimo nel sistema di riferimento del polo. Per la equazione fondamentale della cinematica, e poiché le forze interne non lavorano:
formula_16
Dunque in definitiva la potenza risulta:
che è proprio la nostra tesi: la potenza deriva quindi da tutti i tipi di forze generalizzate, confermando la sintesi della meccanica lagrangiana.
Col concetto di flusso si può definire la potenza termica legandola al flusso termico "q":
In particolare, per una sfera emittente isotropicamente di raggio R come il Sole:
e per un cilindro emittente isotropicamente, come nel caso tipico di un nocciolo nucleare:
Se si considera la corrente termica che fluisce attraverso una superficie chiusa dV:
sfruttando il teorema della divergenza:
si può quindi definire densità di potenza termica la divergenza della densità di corrente termica:
In particolare per una sfera radiante isotropicamente di raggio R si può definire il gradiente radiale di potenza in modo proporzionale alla densità di potenza:
per un cilindro radiante isotropicamente invece si può definire il gradiente assiale di potenza (detto potenza lineica o densità lineica di potenza), sempre in modo proporzionale alla densità di potenza:
Innanzitutto bisogna tener presente che si può svolgere molto lavoro (cioè consumare o produrre energia) anche sviluppando poca potenza. Ciò infatti dipende dalla durata del processo secondo l'espressione integrale data sopra.
Ad esempio in una gara di maratona si consuma più energia rispetto a una gara di cento metri piani; ma certamente la potenza che deve sviluppare il centometrista è enormemente superiore a quella del maratoneta.
Allo stesso modo una lampadina da consuma un decimo di una stufetta (o di un altro elettrodomestico) da 1000 W, ma se utilizziamo la stufetta per un'ora e lasciamo accesa la lampadina per 24 ore, alla fine la stufetta avrà consumato solo un chilowattora mentre la lampadina ne avrà consumati ben 2,4 (il chilowattora è un'unità di misura tollerata di energia, non di potenza).
Ovviamente al fornitore elettrico si paga prima di tutto l'energia consumata e non la potenza; ma la stessa azienda elettrica fa pagare anche una quota base, proporzionale alla potenza nominale ("chilowatt"), cioè alla potenza massima del contatore a cui questo "stacca" la corrente. Ciò per molte ragioni, come il fatto che il fornitore deve garantire all'utente in ogni momento la fornitura della potenza nominale, ma anche il fatto che alla potenza nominale è proporzionale il costo della linea elettrica a monte del contatore.
In un mezzo di trasporto, la velocità massima dipende dalla potenza (in watt), che è data dal prodotto della coppia "T" (in N·m) per la velocità angolare del motore "ω" (in rad/s), spesso espressa come frequenza di rotazione "f" (in n° giri/min).
La potenza del motore delle automobili, motociclette o di qualsiasi mezzo stradale, può variare da pochi chilowatt fino a svariate centinaia.
La relazione che lega la velocità con la potenza erogata dal motore è influenzata da molti fattori, ma in generale la potenza richiesta dall'automobile per avanzare varia con linearità al variare della velocità sino a una certa soglia, indicativamente fino a 30 km/h la resistenza aerodinamica è trascurabile, per poi essere proporzionale al cubo della velocità.
Questo perché la resistenza aerodinamica (forza) è proporzionale al quadrato della velocità e la potenza è data dalla velocità moltiplicata la forza necessaria a vincere la resistenza aerodinamica, quindi la potenza è proporzionale al cubo della velocità.
Si ipotizzi che una motocicletta per viaggiare a 60 km/h necessiti di una potenza di 4 kW: per viaggiare a 70 km/h (1,166 volte la velocità iniziale) sarà necessario un aumento di potenza pari a 1,166^3 ovvero una potenza 1,588 volte la precedente, cioè 1,588*4 kW= 6,35 kW. Un incremento del 16,7% di velocità richiede un aumento del 58,8% di potenza. Per lo stesso incremento di 10 km/h da 150 a 160 km/h la potenza aumenta da 62,50 kW a 75,85 kW, quindi un aumento di 13,35 kW.
Se la velocità passa da 290 km/h a 300 km/h la potenza deve aumentare da 451,65 kW a 500 kW e quindi servono 48,35 kW, sempre per lo stesso incremento di 10 km/h.
Per quanto riguarda le automobili la regola per il calcolo è la stessa. È utile un esempio per avere un'idea delle potenze in gioco. Supponendo che un'automobile debba sviluppare 30 kW per raggiungere 125 km/h, una potenza doppia di 60 kW le permetterà di raggiungere 157,49 km/h e non 250 km/h come erroneamente si potrebbe pensare. 
La regola di calcolo esemplificata è teorica perché tiene principalmente conto soltanto dell'attrito dell'aria, mentre nella realtà sono presenti altri attriti, per cui il calcolo della velocità massima teorica di un veicolo non è semplicemente riconducibile a tale calcolo proposto.Fino alla velocità limite, indicativamente 30 km/h, le forze da vincere per fare avanzare il veicolo sono quelle degli attriti meccanici e dell'attrito volvente degli pneumatici pertanto, essendo la resistenza praticamente costante, la potenza (prodotto di forza per velocità) varia linearmente.
Oltre questa velocità limite la componente di resistenza dovuta all'aerodinamica, prima trascurabile, diviene preponderante: dato che a ogni incremento della velocità corrisponde un incremento elevato al quadrato della resistenza aerodinamica, è sufficiente anche un modesto aumento della velocità per fare aumentare notevolmente la potenza necessaria.
La potenza assorbita viene profondamente influenzata dal peso della vettura e dall'efficienza aerodinamica.


Il momento meccanico, indicato con formula_1 o, in ambito anglosassone, con formula_2 (dall'inglese "torque"), esprime l'attitudine di una forza a imprimere una rotazione a un corpo rigido attorno a un asse quando questa non è applicata al suo centro di massa, altrimenti si avrebbe moto traslatorio. Costituisce quindi il momento della forza.
Il momento meccanico è uno pseudovettore, non uno scalare come l'energia o il lavoro. Per questo motivo l'unità di misura del momento meccanico nel SI è N·m ("newton per metro"), non il joule, anche se le due unità hanno le stesse dimensioni fisiche.
Una grandezza correlata al momento meccanico è il momento meccanico specifico formula_3 , il quale rappresenta il momento meccanico per unità di massa, ovvero il momento dell'accelerazione.
L'analisi dei momenti meccanici determina la condizione di equilibrio dei corpi estesi e serve allo studio dei moti rotazionali, infatti compaiono nella seconda equazione di Eulero.
Il momento meccanico rispetto a un determinato punto formula_4, detto "polo" o "centro di riduzione", è definito in meccanica newtoniana come il prodotto vettoriale tra il vettore posizione, rispetto al polo stesso, e la forza:
Il modulo di formula_6 è quindi definito da
Il vettore formula_8 è perpendicolare al piano definito da formula_9 e da formula_10 e il verso, come espresso dalla regola della mano destra, è quello di un osservatore che vede ruotare formula_9 in senso antiorario. La grandezza formula_12, distanza dell'asse di rotazione dalla retta su cui giace formula_9, è detta braccio formula_14 della forza formula_9.
Se formula_9 e formula_10 sono ortogonali tra loro, il braccio è esattamente pari al modulo di formula_10 e il modulo del momento è massimo (vedi leva). Il momento può essere nullo se la forza o il braccio sono nulli, oppure se formula_9 è parallela a formula_10.
Se il sistema è composto di più componenti puntiformi, il momento meccanico totale è la somma dei singoli momenti meccanici, ognuno dovuto alla forza sul singolo componente e al relativo braccio:
Nei sistemi continui si estende in modo naturale la definizione introducendo la densità formula_22 e il campo di accelerazioni formula_23:
Si definisce momento meccanico assiale di una forza rispetto a un asse formula_25 passante per un punto formula_4, la componente ortogonale del momento polare su un particolare asse formula_25, detto asse centrale:
dove formula_29 è un versore, vettore di lunghezza unitaria, che identifica l'asse. Il modulo sarà:
dove formula_31 è l'angolo formato dal vettore momento polare formula_32 con l'asse formula_33. In pratica è la proiezione ortogonale del momento polare sull'asse formula_33. Per questo il momento assiale è nullo se l'angolo formula_35 e massimo quando l'asse formula_25 coincide con l'asse di formula_32, in tal caso infatti: formula_38.
Il teorema di Varignon afferma che il momento risultante dalla somma dei momenti meccanici applicati in uno stesso punto, o equivalentemente la somma dei momenti assiali posti alla stessa distanza da un asse di riferimento, corrisponde al momento meccanico della risultante":"
Ciò risulta di particolare utilità nelle equazioni di Eulero.
Derivando rispetto al tempo il momento angolare formula_40 rispetto a un polo formula_41 di un sistema di formula_42 punti materiali si ottiene:
dove formula_44 è la quantità di moto, e formula_45 è la velocità del punto di applicazione, ma poiché:
segue che:
Nel caso in cui il polo formula_41 sia immobile, il momento meccanico è pari alla variazione del momento angolare attorno allo stesso centro o asse del primo:
Prendendo la relazione dimostrata nel precedente paragrafo, nel caso di un corpo rigido rotante, si può osservare che formula_50 rappresenta la velocità tangenziale del corpo rotante, pertanto si ha che:
in questo caso il momento angolare è correlato al moto rotatorio. Infatti, il momento angolare risulta proporzionale rispetto alla velocità angolare formula_52 attraverso il tensore d'inerzia formula_53:
Sostituendo si ottiene:
dove formula_56 è l'accelerazione angolare. Il momento angolare risulta proporzionale anche rispetto alla velocità areolare formula_57 attraverso la massa formula_58:
Sostituendo si ottiene:
dove formula_61 è l'accelerazione areolare.
L'equazione che lega il momento meccanico con la velocità angolare può essere riscritta attraverso la relazione di Poisson; infatti, il vettoriale del prodotto triplo può essere convertito in prodotto ordinario servendosi della matrice antisimmetrica della velocità angolare, in analogia per esempio con la definizione del tensore di Kong, definita per esempio in uno spazio tridimensionale come:
Risulta quindi che:
Si nota allora che il momento meccanico ha in generale due componenti, una a velocità angolare nulla, l'altra ad accelerazione angolare nulla:
Come esempio notevole si consideri un corpo è vincolato a un asse fisso baricentrico in un riferimento in cui è inclinato come l'asse formula_65, come per esempio una manovella:
formula_67 risulta in generale:
In meccanica dei solidi un momento meccanico si traduce in una tensione a seconda che esso sia "flettente", ovvero orientato parallelamente alla sezione, o "torcente, "se orientato perpendicolarmente alla sezione.
In una struttura planare su cui agiscano solo forze complanari ci sono solo "momenti flettenti".
Il lavoro rotazionale, compiuto dal momento meccanico risulta essere:
Come nel caso traslazionale, è possibile quindi per un momento compiere anche lavoro negativo, se si oppone allo spostamento angolare reale, o nullo, nel caso sia normale allo spostamento angolare reale. 
Un momento meccanico, analogamente a una forza, può essere conservativo e ammettere quindi un'energia potenziale in base al lemma di Poincaré:
In tal caso essa risulta per un sistema a un grado di libertà angolare:
Il valore dell'energia potenziale in formula_73 è definito arbitrariamente dal punto di vista matematico; si impone solitamente una condizione al contorno di Dirichlet, a cui non è applicabile la condizione di località dato che in generale l'energia potenziale rotazionale risulta sempre periodica nelle sue variabili angolari con periodo massimo formula_74.
Infine nel caso più generale coi tre gradi di libertà rotazionali:
Nel caso in cui il polo formula_41 sia immobile, la potenza rotazionale, posseduta dal momento meccanico risulta essere:
dove formula_78 è la velocità angolare del punto.
Un problema molto comune è misurare la forza che viene esplicata da qualcosa che gira. Il modo più naturale è fissare una sbarra al rotore e misurare la forza che questa esercita "ortogonalmente" a una certa distanza dal fulcro. Si potrebbe a questo punto definire, per convenzione, la "forza di un rotore" come quella misurata alla distanza, ad esempio, di 1 metro dal fulcro. In tal modo sarebbe possibile confrontare le forze di rotori diversi.
Per le leggi che regolano le leve è tuttavia evidente che il modulo del prodotto vettoriale fra la forza e la distanza dal fulcro, detta "braccio della forza", è una costante. Se si misura la forza esercitata, ortogonalmente alla sbarra, alla distanza di mezzo metro si trova che essa è pari al doppio di quella misurata a 1 metro; a 10 cm è 10 volte più grande; a 2 m la metà e così via. È quindi, in sintesi, rilevante per un corpo rigido solo il prodotto: "braccio × forza", e non i singoli valori delle due componenti.
La coppia è spesso usata nell'industria meccanica per quantificare la potenza generata da un motore secondo la formula:
dove:
Per misurare la coppia viene utilizzato un estensimetro a ponte intero.
