قانون بقاء الطاقة

في الفيزياء ينص قانون بقاء الطاقة على أنه في أي نظام معزول ، الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من عدم ولكن يمكن تحويلها من صورة لأخرى.
يمكن تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى مثل طاقة الحركة يمكن أن تتحول إلى طاقة حرارية ، ولكن ليس ممكنا في نظام مغلق معزول أن تخلق طاقة من نفسها أو تفنى. ونقول أن الطاقة تتبع قوانين الانحفاظ.
وقانون انحفاظ الطاقة هو أحد المبادئ الأساسية في جميع العلوم وينص على:
كمية الطاقة الكلية في نظام مغلق لا تتغير.
ونعني "بنظام مغلق" بأنه نظام لا يتبادل طاقة أو معلوماتية أو مادة أو تآثر مع الوسط المحيط.

حركة الأجسام :
يعتبر جاليليو أول من فكر في انحفاظ الطاقة عام 1638 عند دراسته لحركة البندول حيث رأى ان طاقة الوضع تتحول إلى طاقة حركة باهتزاز البندول وبالعكس. ثم جاء جوتفريد لايبنتز خلال الأعوام 1676-1689 وحاول صياغة الطاقة المصاحبة للحركة رياضيا. واعتبر لايبنتز أن أنظمة متعددة كل منها له كتلة mi و سرعة vi يكون لها طاقة :


وتظل محفوظة طالما أن الكتل لا تتفاعل مع بعضها البعض. ويعتبر هذا التصور صحيحا بالنسبة إلى بقاء طاقة الحركة في الحالات التي لا يكون فيها احتكاك.
وكان كثير من الفيزيائيين في ذلك العهد يعتبرون انحفاظ الزخم الخطي ، والذي ينطبق أيضا على أنظمة فيها احتكاك وتعرف بالعلاقة :

بأنها انحفاظ للطاقة أيضا. ثم توصل العلماء فيما بعد إلى اكتشاف انحفاظ طاقة الحركة وزخم الحركة خلال دراستهم للتصادم المرن بين كرات مثلما في لعبة البلياردو.
وكان من فضل علماء ومهندسين مثل جون سميتون وكارل هوتسمان ومارك سيجوين الذين اعترضوا على ان يكون زخم الحركة هو الوحيد كقانون للحفاظ. وبالتدريج شعر العلماء أن هناك ارتباطا بينالحرارة والحركة حيث تتولد حرارة عن الاحتكاك وبالعكس. وكانت دراسات لافوازييه وبيير سيمون لابلاس عام 1783 علامات على طريق نظرية الحرارة. كذلك لاحظ بنيامين تومسون عام 1798 نشأة الحرارة من عملية حفر ماسورات المدافع ، واعتبر وجود معامل ثابت لتحويل الحركة إلى حرارة وبالعكس. عندئذ قام توماس يونج بتسمية "طاقة" على تلك الظاهرة عام 1807.
وعن طريق المعايرة توصل العلماء إلى أن الطاقة تساوي :


والتي تفهم على انها القيمة الحقيقية لطاقة الحركة المستخدمة في ثابت تحويل الشغل وهي النتيجة التي توصل إليها يسبارد كوريوليس وجين بونسيليت خلال الاعوام 1818-1839.
ونعرفها في عصرنا الحديث ب طاقة الحركة. أي أنه إذا تحرك جسم كتلته m بسرعة مقدارها v تكون له طاقة حركة قدرها

ونشاهد ذلك من حياتنا اليومية عند تصادم السيارات حيث يزداد تهشم السيارة كلما زادت سرعتها ، أو بمعنى أصح يتناسب تهشم العربة بزيادة مربع سرعتها.