La legge di conservazione dell’energia è un principio della fisica che afferma che, in un sistema chiuso, l’energia non può essere creata o distrutta. È espresso nella Prima Legge della Termodinamica, che afferma che l’energia può essere trasformata in molte forme, come la luce o il calore, ma la somma complessiva delle energie si conserva o rimane costante. Generalmente, questa legge è illustrata con un pendolo. L’altezza alla quale la pallina viene rilasciata ad un’estremità di un pendolo sarà uguale all’altezza che la pallina raggiungerà all’altra estremità. In effetti, in un ambiente teoricamente privo di attrito, la palla continuerà a oscillare avanti e indietro per sempre.
Come concetto fondamentale in fisica, la legge di conservazione dell’energia fornisce una spiegazione su come l’energia viene conservata e convertita all’interno di un sistema. Generalmente, una forma di energia può essere convertita in un’altra forma di energia. Ad esempio, l’energia potenziale può essere convertita in energia cinetica.
L’energia cinetica di un particolare oggetto è l’energia che possiede mentre è in movimento. Come espressione, l’energia cinetica è uguale alla metà della massa dell’oggetto, moltiplicata per il quadrato della velocità dell’oggetto, o KE = 1/2mv2. L’energia cinetica consiste di tre tipi di energie. L’energia cinetica vibrazionale è l’energia dovuta al movimento vibrazionale e l’energia cinetica rotazionale è l’energia dovuta al movimento rotatorio. L’energia cinetica traslazionale è l’energia dovuta al movimento del centro di massa da un punto all’altro.
Generalmente, l’energia potenziale di un oggetto è l’energia che viene immagazzinata mentre è a riposo in un campo di forza. La gravità è una forza che agisce su un oggetto e gli conferisce energia potenziale. Ad esempio, una palla in cima a una collina ha una certa quantità di energia immagazzinata a causa della gravità. Altri tipi di energia potenziale includono elettrica, magnetica ed elastica. Un esempio di energia potenziale elastica è una molla allungata.
La legge di conservazione dell’energia afferma che l’energia potenziale di una palla su una collina viene generalmente convertita in energia cinetica quando la palla inizia a rotolare giù per la collina a causa della gravità. Allo stesso modo, l’energia potenziale di una molla allungata diventa energia cinetica quando la molla viene rilasciata. In un pendolo, la legge stabilisce che, quando la palla è nel suo punto più alto, tutta l’energia è energia potenziale e l’energia cinetica è zero. Nel punto più basso della palla, tutta l’energia nella palla è cinetica e l’energia potenziale è zero. L’energia totale della palla è la somma dell’energia potenziale e dell’energia cinetica.