La loi de conservation de l’énergie est un principe de physique qui stipule que, dans un système fermé, l’énergie ne peut être ni créée ni détruite. Il est exprimé dans la première loi de la thermodynamique, qui stipule que l’énergie peut être transformée en de nombreuses formes, telles que la lumière ou la chaleur, mais la somme globale des énergies est conservée ou reste constante. Généralement, cette loi est illustrée par un pendule. La hauteur à laquelle la balle est lâchée à une extrémité d’un pendule sera égale à la hauteur que la balle atteindra à l’autre extrémité. En fait, dans un environnement théoriquement sans friction, la balle continuera à se balancer d’avant en arrière pour toujours.
En tant que concept fondamental de la physique, la loi de conservation de l’énergie fournit une explication de la façon dont l’énergie est conservée et convertie au sein d’un système. Généralement, une forme d’énergie peut être convertie en une autre forme d’énergie. Par exemple, l’énergie potentielle peut être convertie en énergie cinétique.
L’énergie cinétique d’un objet particulier est l’énergie qu’il possède en mouvement. En tant qu’expression, l’énergie cinétique est égale à la moitié de la masse de l’objet, multipliée par le carré de la vitesse de l’objet, ou KE = 1/2mv2. L’énergie cinétique se compose de trois types d’énergies. L’énergie cinétique vibrationnelle est l’énergie due au mouvement de vibration et l’énergie cinétique de rotation est l’énergie due au mouvement de rotation. L’énergie cinétique de translation est l’énergie due au mouvement du centre de masse d’un point à un autre.
Généralement, l’énergie potentielle d’un objet est l’énergie qui est stockée au repos dans un champ de force. La gravité est une force qui agit sur un objet et lui donne de l’énergie potentielle. Par exemple, une balle au sommet d’une colline a une certaine quantité d’énergie stockée en raison de la gravité. D’autres types d’énergie potentielle sont électriques, magnétiques et élastiques. Un exemple d’énergie potentielle élastique est un ressort étiré.
La loi de conservation de l’énergie stipule que l’énergie potentielle d’une balle sur une colline est généralement convertie en énergie cinétique lorsque la balle commence à dévaler la colline en raison de la gravité. De même, l’énergie potentielle d’un ressort étiré devient de l’énergie cinétique lorsque le ressort est relâché. Dans un pendule, la loi établit que, lorsque la balle est à son point le plus haut, toute l’énergie est de l’énergie potentielle et l’énergie cinétique est nulle. Au point le plus bas de la balle, toute l’énergie dans la balle est cinétique et il n’y a aucune énergie potentielle. L’énergie totale de la balle est la somme de l’énergie potentielle et de l’énergie cinétique.