Energy Conservation

A lei da conservação de energia afirma que a energia mecânica total de um sistema isolado permanece constante: E = (1/2)mv² + mgh = constante. Para uma bola lançada verticalmente para cima, cada joule de energia cinética no instante do lançamento é gradualmente convertido em energia potencial gravitacional à medida que a altura aumenta, atingindo a troca completa no ponto mais alto, onde a velocidade é zero e a altura é h_max = v₀²/(2g). Na descida, o processo se inverte exatamente, de modo que a bola retorna à mão com a velocidade original. A linha plana de energia total é a prova visual: independentemente de qual fração do voo já transcorreu, EC + EP nunca se desvia.

Este princípio de conservação é uma consequência das leis de Newton aplicadas a um campo de força conservativo. A gravidade é conservativa porque o trabalho que ela realiza depende apenas das alturas inicial e final, e não do caminho percorrido. Em situações reais, a resistência do ar e a deformação inelástica introduzem forças não conservativas que dissipam energia mecânica em calor, fazendo com que a energia total decaia ao longo do tempo. Ainda assim, a energia total incluindo a componente térmica permanece conservada, tornando este um dos princípios mais universais de toda a física, com aplicações que vão desde o projeto de montanhas-russas até a mecânica orbital.