La ley de conservación de la energía establece que la energía no puede ser creada ni destruida, solo puede transformarse de una forma a otra. Esto significa que la cantidad total de energía en un sistema cerrado permanece constante, aunque puede cambiar de una forma a otra, como de energía cinética a energía potencial, o de energía térmica a energía eléctrica.
Ejemplo: El péndulo simple
Imagina un péndulo simple, que es una masa (bola) suspendida de una cuerda que puede oscilar hacia adelante y hacia atrás.
Posición Inicial (Altura Máxima):
Cuando el péndulo está en su punto más alto, tiene la máxima energía potencial gravitatoria y su energía cinética es cero porque está momentáneamente detenido.
Energía potencial
𝐸
𝑝
=
𝑚
𝑔
ℎ
E
p
​
=mgh, donde
𝑚
m es la masa,
𝑔
g es la aceleración debida a la gravedad y
ℎ
h es la altura.
Posición Media (Velocidad Máxima):
A medida que el péndulo desciende, la energía potencial se convierte en energía cinética.
En el punto más bajo de su trayectoria, la energía potencial es mínima (prácticamente cero) y la energía cinética es máxima.
Energía cinética
𝐸
𝑘
=
1
2
𝑚
𝑣
2
E
k
​
=
2
1
​
mv
2
, donde
𝑚
m es la masa y
𝑣
v es la velocidad.
Posición Final (Altura Máxima en el otro lado):
Cuando el péndulo alcanza la altura máxima en el otro lado, la energía cinética se ha convertido nuevamente en energía potencial.
La energía potencial en este punto es nuevamente
𝑚
𝑔
ℎ
mgh y la energía cinética es cero.
Durante todo este movimiento, la energía total del péndulo (energía cinética + energía potencial) se mantiene constante. No se crea ni se destruye energía; simplemente se transforma de potencial a cinética y viceversa.
Conclusión:
La ley de conservación de la energía se observa claramente en este ejemplo, ya que a pesar de las transformaciones entre energía potencial y cinética, la suma total de estas energías en el sistema del péndulo se mantiene constante.