Vad är lagen om energibevarande?

Lagen om energibevarande är en fysikprincip som säger att i ett slutet system kan energi inte skapas eller förstöras. Det uttrycks i termodynamikens första lag, som säger att energi kan omvandlas till många former, såsom ljus eller värme, men den totala summan av energierna bevaras eller förblir konstant. I allmänhet illustreras denna lag med en pendel. Den höjd på vilken bollen släpps i ena änden av en pendel kommer att vara lika med den höjd som bollen kommer att nå i den andra änden. Faktum är att i en teoretiskt friktionsfri miljö kommer bollen att fortsätta att svänga fram och tillbaka för alltid.

Som ett grundläggande begrepp i fysiken ger lagen om energibevarande en förklaring till hur energi bevaras och omvandlas inom ett system. I allmänhet kan en energiform omvandlas till en annan energiform. Till exempel kan potentiell energi omvandlas till kinetisk energi.

Den kinetiska energin för ett visst objekt är den energi som det har när det är i rörelse. Som ett uttryck är kinetisk energi lika med hälften av föremålets massa, multiplicerat med kvadraten på föremålets hastighet, eller KE = 1/2mv2. Kinetisk energi består av tre typer av energier. Vibrationskinetisk energi är energin på grund av vibrationsrörelse, och rotationskinetisk energi är energin på grund av rotationsrörelse. Translationell kinetisk energi är energin som beror på masscentrums rörelse från en punkt till en annan.

I allmänhet är den potentiella energin för ett objekt den energi som lagras i vila i ett kraftfält. Tyngdkraften är en kraft som verkar på ett föremål och ger det potentiell energi. Till exempel har en boll på toppen av en kulle en viss mängd lagrad energi på grund av gravitationen. Andra typer av potentiell energi inkluderar elektrisk, magnetisk och elastisk. Ett exempel på elastisk potentiell energi är en sträckt fjäder.

Lagen om energibevarande säger att den potentiella energin för en boll på en kulle i allmänhet omvandlas till kinetisk energi när bollen börjar rulla nerför backen som ett resultat av gravitationen. På liknande sätt blir den potentiella energin hos en sträckt fjäder kinetisk energi när fjädern släpps. I en pendel slår lagen fast att när kulan är på sin högsta punkt är all energi potentiell energi och det finns noll kinetisk energi. Vid bollens lägsta punkt är all energi i bollen kinetisk och det finns noll potentiell energi. Bollens totala energi är summan av potentiell energi och kinetisk energi.