تعريف وتطبيقات قانون حفظ الطاقة

يتناول قانون حفظ الطاقة أحد أهم المفاهيم الأساسية في مجال الفيزياء، موضحًا أن الطاقة غير قابلة للتدمير وإنما يمكن تحويلها بين أشكال مختلفة دون تغيير إجمالي مقدارها. يؤكد القانون بأن الطاقة تبقى ثابتة داخل نظام مغلق – أي نظام لا يتبادل خصائصه مع البيئة المحيطة به كالكتلة والشحن الكهربائي والقوى الأخرى. وفي الماضي، اعتبر علماء الفيزياء وجود قوانين مستقلة لحفظ الكتلة وطاقة منفصلة عنها؛ لكن نظرية ألبرت أينشتاين عن النسبية كشفت الرابط الوثيق بين الكتلة والطاقة، إذ يمكن تحويل أحدهما إلى الآخر حسب المعادلة الشهيرة E=mc².

يمكن توضيح التطبيق العملي لهذا القانون من خلال مثال سقوط كرة تحت تأثير الجاذبية. عند السقوط الأولي، تحتوي الكرة على طاقة وضع نتيجة ارتفاعها فوق سطح الأرض. أثناء نزولها، تتحول هذه الطاقة تدريجيًا إلى طاقة حركية (الطاقة المرتبطة بالحالة المتحركة). ومع اقتراب الكرة من الأرض، تنبعث بعض الأصوات والدخان، مما يعني تحول جزء بسيط من الطاقة إلى طاقتي حرارية وضوئية. وعلى الرغم من هذه التغيرات المتنوعة، يبقى مجموع الطاقات المختلفة محفوظًا باستمرار داخل النظام المغلق.