Imagem: A conservação da energia é um princípio fundamental da física. A energia total de um sistema isolado, que não interage com a vizinhança, permanece constante ao longo do tempo. Não pode ser criado nem destruído, mas pode ser transformado de uma forma de energia em outra.
No entanto, um pêndulo no vácuo sujeito a nenhuma força de atrito poderia, teoricamente, ter movimento perpétuo. Mas mesmo no espaço, um pêndulo em movimento continuará perdendo energia (atrito interno do próprio pêndulo, transmissão de energia para outros sistemas, influência da temperatura, etc.). Essa perda de energia acabará por parar o pêndulo. Portanto, não é possível ter um objeto em movimento perpétuo sem nenhuma fonte de energia externa para compensar essas perdas de energia.
A energia cinética é uma propriedade fundamental da física. É uma forma de energia associada ao movimento de um objeto devido à sua velocidade. A energia cinética é uma quantidade escalar, ou seja, tem uma magnitude, mas não tem direção, é uma quantidade definida apenas por um número.
Quando um pêndulo está em movimento, ele troca energia continuamente entre sua energia cinética (associada ao seu movimento) e sua energia potencial (associada à sua posição). A cada oscilação do pêndulo, a energia total do sistema (soma de sua energia cinética e sua energia potencial) permanece constante, embora a energia seja continuamente transferida entre as duas formas de energia.
O conceito de energia cinética introduzido sob o nome de "força viva" de um objeto foi encontrado por Leibniz (1646-1716) e Émilie du Châtelet (1706-1749).
A equação é:
E_c = ½ mv^2, onde E_c representa a energia cinética, m é a massa (kg) do objeto e v é sua velocidade (m/s).
A energia cinética, portanto, depende diretamente de ½ da massa e o quadrado da velocidade do objeto. É por isso que veículos mais rápidos ou mais pesados geralmente precisam de mais energia para manter seu movimento.
A energia potencial é uma forma de energia associada à posição no campo gravitacional. Quanto mais alto o objeto, mais energia potencial ele possui. Essa energia é explorada diariamente nas hidrelétricas.
A equação é:
E_p = mgh
A energia potencial, portanto, depende diretamente da massa do corpo m (kg), da gravidade g (9,81 m/s2) e também da altura h (m) onde se encontra em relação a um nível de referência.
A energia potencial pode ser convertida em outras formas de energia, como energia cinética (associada ao movimento) ou energia térmica (associada ao calor), por meio de processos físicos apropriados. Por exemplo, um objeto em queda livre converte sua energia potencial gravitacional em energia cinética à medida que acelera em direção ao solo.
mgh = ½mv^2
v^2 = 2gh (a massa desaparece e portanto não tem importância na queda de um corpo no vazio)
h = ½g v^2
N.B.: A energia potencial é uma quantidade relativa e depende da escolha de uma posição de referência específica, sendo que apenas a diferença de energia potencial entre duas posições é significativa para os cálculos.
Teoria do muro de Planck