Energy Conservation

La ley de conservación de la energía establece que la energía mecánica total de un sistema aislado permanece constante: E = (1/2)mv² + mgh = constante. Para una pelota lanzada verticalmente hacia arriba, cada julio de energía cinética en el momento del lanzamiento se convierte de forma gradual en energía potencial gravitatoria a medida que aumenta la altura, completándose el intercambio en el vértice de la trayectoria, donde la velocidad es cero y la altura es h_max = v₀²/(2g). En el descenso el proceso se invierte exactamente, de modo que la pelota regresa a la mano a su velocidad original. La línea horizontal de energía total es la prueba visual: independientemente de la fracción de vuelo transcurrida, la suma de EC + EP no se desvía en ningún momento.

Este principio de conservación es una consecuencia de las leyes de Newton aplicadas a un campo de fuerzas conservativo. La gravedad es conservativa porque el trabajo que realiza depende únicamente de las alturas inicial y final, no del camino recorrido. En situaciones reales, la resistencia del aire y la deformación inelástica introducen fuerzas no conservativas que disipan energía mecánica en forma de calor, haciendo que el total descienda con el tiempo. Incluso en ese caso, la energía total incluyendo la térmica se conserva, lo que convierte a este principio en uno de los más universales de toda la física, con aplicaciones que abarcan desde el diseño de montañas rusas hasta la mecánica orbital.