Der Energieerhaltungssatz ist ein physikalisches Prinzip, das besagt, dass in einem geschlossenen System Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann. Es wird im ersten Hauptsatz der Thermodynamik ausgedrückt, der besagt, dass Energie in viele Formen wie Licht oder Wärme umgewandelt werden kann, aber die Gesamtsumme der Energien bleibt erhalten oder bleibt konstant. Im Allgemeinen wird dieses Gesetz mit einem Pendel veranschaulicht. Die Höhe, in der die Kugel an einem Ende eines Pendels losgelassen wird, entspricht der Höhe, die die Kugel am anderen Ende erreicht. Tatsächlich wird der Ball in einer theoretisch reibungslosen Umgebung für immer hin und her schwingen.
Als grundlegendes Konzept der Physik liefert der Energieerhaltungssatz eine Erklärung dafür, wie Energie innerhalb eines Systems erhalten und umgewandelt wird. Grundsätzlich kann eine Energieform in eine andere Energieform umgewandelt werden. Beispielsweise kann potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt werden.
Die kinetische Energie eines bestimmten Objekts ist die Energie, die es während der Bewegung besitzt. Als Ausdruck entspricht die kinetische Energie der Hälfte der Masse des Objekts multipliziert mit dem Quadrat der Geschwindigkeit des Objekts oder KE = 1/2 mv2. Kinetische Energie besteht aus drei Arten von Energien. Die kinetische Schwingungsenergie ist die Energie aufgrund der Schwingungsbewegung, und die kinetische Rotationsenergie ist die Energie aufgrund der Drehbewegung. Translationale kinetische Energie ist die Energie aufgrund der Bewegung des Massenzentrums von einem Punkt zum anderen.
Im Allgemeinen ist die potentielle Energie eines Objekts die Energie, die im Ruhezustand in einem Kraftfeld gespeichert wird. Die Schwerkraft ist eine Kraft, die auf ein Objekt einwirkt und ihm potentielle Energie verleiht. Zum Beispiel hat eine Kugel oben auf einem Hügel aufgrund der Schwerkraft eine bestimmte Menge gespeicherter Energie. Andere Arten potentieller Energie umfassen elektrische, magnetische und elastische Energie. Ein Beispiel für elastische potentielle Energie ist eine gedehnte Feder.
Der Energieerhaltungssatz besagt, dass die potentielle Energie eines Balls auf einem Hügel im Allgemeinen in kinetische Energie umgewandelt wird, wenn der Ball aufgrund der Schwerkraft beginnt, den Hügel hinunterzurollen. In ähnlicher Weise wird die potentielle Energie einer gedehnten Feder zu kinetischer Energie, wenn die Feder freigegeben wird. Bei einem Pendel stellt das Gesetz fest, dass die gesamte Energie potentielle Energie ist und keine kinetische Energie vorhanden ist, wenn sich der Ball am höchsten Punkt befindet. Am tiefsten Punkt des Balls ist die gesamte Energie im Ball kinetisch und es gibt keine potentielle Energie. Die Gesamtenergie des Balls ist die Summe aus potentieller Energie und kinetischer Energie.