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Conservazione dell’energia

L’energia totale di un corpo soggetto a forze conservative resta costante durante il suo moto, ovvero l’energia potenziale del corpo si trasforma in energia cinetica e viceversa, ma il valore della loro somma non varia. Ne è un esempio il pendolo semplice, che possiede energia potenziale massima nelle posizioni di massima elongazione, possiede in parte energia potenziale e in parte energia cinetica nei punti intermedi, e raggiunge energia potenziale nulla, ma il valore massimo dell’energia cinetica, quando passa per il punto di sospensione. Questo fenomeno esprime un principio fondamentale della fisica classica, che va sotto il nome di principio di conservazione dell’energia. Insieme all’analogo principio di conservazione della massa, è una legge che vale solo per fenomeni classici, ovvero nei quali le velocità dei corpi sono piccole rispetto alla velocità della luce.

All’energia cinetica o potenziale si possono ricondurre tutte le forme di energia note: il calore, in effetti, è dovuto al moto (e dunque all’energia cinetica) delle molecole che costituiscono un corpo a livello microscopico; l’energia chimica liberata in una reazione è invece una forma di energia potenziale, in quanto deriva dalle energie di legame fra atomi, a loro volta energie potenziali di una forza conservativa.

Se le forze presenti non sono conservative, ma dissipative (come, ad esempio, l’attrito) il principio di conservazione può ancora ritenersi valido, tenendo conto di tutte le possibli forme in cui parte dell’energia posseduta dal corpo potrà essersi trasformata (ad esempio, in calore, ovvero energia termica, per il caso dell’attrito), generalmente però non più però recuperabili come energia meccanica.

Nell’ambito della meccanica relativistica, ovvero per corpi che si muovono a velocità paragonabili a quelle della luce, energia e materia possono convertirsi l’una nell’altra, come si verifica nelle reazioni nucleari: nella fisica moderna dunque i due principi di conservazione dell’energia e della massa sono unificati.