پایستگی انرژی

{conservation of energy} [فیزیک] اصلی بنیادی که براساس آن انرژی نه پدید می آید و نه نابود می شود، بلکه از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود

قانون پایستگی انرژی می گوید که مقدار انرژی در یک سیستم تک افتاده ( ایزوله، منزوی ) ثابت می ماند. پیامد این قانون این است، که انرژی از بین نمی رود و به وجود نمی آید. تنها از شکلی به شکل دیگر تبدیل می شود؛ مثلاً انرژی جنبشی به انرژی گرمایی تبدیل می شود. از آن جا که در نظریهٔ نسبیت خاص انرژی و جرم به هم وابسته اند، پایستگی انرژی در حالت کلی می گوید که مجموع انرژی و جرم یک سیستم تک افتاده پایسته است.
پیامد دیگر این قانون این است که ماشین حرکت دائمی تنها هنگامی کار می کند که هیچ انرژی ای به پیرامون خود ندهد. اگر انرژی ای که دستگاه به پیرامون خود می دهد بیشتر از انرژی ای باشد که می گیرد و جرم دستگاه هم ثابت بماند، چنین دستگاهی نمی تواند برای همیشه کار کند.
فیلسوفان باستان مانند تالس میلتوسی اندیشه هایی دربارهٔ پایستگی آنچه که همه چیز از آن ساخته شده است داشتند. البته معلوم نیست که منظور از آن چیز انرژی یا جرم - انرژی بوده باشد ( مثلاً تالس فکر می کرد که همه چیز از آب ساخته شده ). در سال ۱۶۳۸، گالیله نتایج بررسی هایش را دربارهٔ چندین پدیده - - از جمله حرکت آونگ - - منتشر کرد که ( به زبان امروزی ) تبدیل انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل و برعکس را نشان می داد. گاتفرید ویلهم لایبنیتز نخستین کسی بود که در سال های ۱۶۷۸ تا ۱۶۸۹ ( میلادی ) کوشید رابطه ای ریاضی را برای نوعی از انرژی که به حرکت وابسته است ( انرژی جنبشی ) به دست آورد. لایبنیتز فهمید که در بسیاری از سیستم های مکانیکی ( با جرم های m i و سرعت های v i )،
تا وقتی که جرم ها به هم برنخورند پایسته است. او این کمیت را vis viva یا نیروی زندهٔ سیستم نام نهاد. قانون او شکل دقیقی از پایستگی انرژی جنبشی را در نبود اصطکاک نشان می داد ( البته انرژی جنبشی واقعی نصف این مقدار است ). بسیاری از فیزیک دانان آن زمان می دانستند که حتی در سیستم های با اصطکاک، قانون پایستگی تکانه با تعریف زیر برای تکانه برقرار است:
بعدها نشان داده شد که در شرایط مناسب، مثلاً در برخورد کشسان، هر دو کمیت انرژی و تکانه پایسته اند.

اصلی بنیادی که براساس آن انرژی نه پدید می‌آید و نه نابود می‌شود، بلکه از نوعی به نوع دیگر تبدیل می‌شود.

💡 انرژی مکانیکی یک کمیت نرده‌ای یا اسکالر است و هنگامی پایستگی انرژی مکانیکی برقرار می‌شود که از نیروهای اتلافی مانند نیروی مقاومت هوا و اصطکاک صرف نظر کنیم. انرژی مکانیکی به یکی از انواع متمایز انرژی نسبت به دیگر انواع انرژی مثل انرژی الکترومغناطیسی، هسته‌ای،اتمی یا شیمیایی است؛ که همیشه با مکان حرکت یا حرکت ماده یا جسم مادی سر و کار دارد.

💡 قوانین پایستگی انرژی مکانیکی و پایستگی تکانه خطی، دقیقاً برقرار بوده (پایستگی انرژی جنبشی همواره برقرار نیست) و به ما این امکان را می‌دهد تا نتیجه برخورد را پیش‌بینی کنیم.

💡 برخی فیزیک‌دانان احساس می‌کنند توسعهٔ قوانین ترمودینامیک در قرن نوزدهم و فیزیک کوانتومی در قرن بیستم توضیح علمی برهان علیت را تا حدودی تضعیف کرده‌است. میچیو کاکو در کتابش ابرفضا مستقیماً به برهان علیت اشاره می‌کند و می‌گوید که این برهان توسط قانون پایستگی انرژی و قوانین حاکم بر فیزیک مولکولی رد می‌شود.