Enerģijas nezūdamības likums

Enerģijas nezūdamības likums attēlots ar Ņūtona šūpuli

Enerģijas nezūdamības likums ir universāls fizikas likums, kas nosaka to, ka kopējais slēgtā sistēmā esošais enerģijas daudzums laikā nemainās, neatkarīgi no tā, kādi procesi sistēmā norisinās. Tas nozīmē, ka enerģija nezūd un nerodas no jauna, tā tikai pārvēršas no viena enerģijas veida citā vai pāriet no viena ķermeņa uz citu. Lai enerģijas nezūdamības likums būtu spēkā, ir būtiski, ka apskatāmā sistēma nemijiedarbojas ar apkārtējo vidi jeb citām ārpus tās esošām sistēmām. Šādas sistēmas sauc par slēgtām jeb izolētām. Piemēram, Zeme nav slēgta sistēma, jo tā nepārtraukti saņem siltumu no Saules.

Mehānikā

Mehānikā enerģijas nezūdamības likums nosaka to, ka ķermeņa pilnā mehāniskā enerģija ir konstanta jeb laikā nemainās, ja ķermeņa kustību neietekmē ārēji apstākļi. Pilnā mehāniskā enerģija E ir kinētiskās jeb kustības enerģijas E_k un potenciālās jeb ķermeņa iekšējās enerģijas E_p summa:

E = E_k + E_p = const.

	Ep	Ek
Sākumā:	m g H	0
Beigās:	m g h	m v2 / 2

Lai gan pilnā enerģija E nemainās, kinētiskā un potenciālā enerģija var mainīties, taču tām jākompensē vienai otru. Piemēram, apskatīsim bobsleja kamanas ar masu m, kas uzsāk kustību trases sākumā, kas atrodas augstumā H. Šīm kamanām piemīt potenciālā enerģija E_p = m g H, kur g ir brīvās krišanas paātrinājums, bet to kinētiskā enerģija E_k ir vienāda ar nulli. Tas nozīmē, ka pilnā mehāniskā enerģija ir E = E_k + E_p = m g H. Toties trases beigās kamanām vairs nepiemīt potenciālā enerģija, taču tās ir sasniegušas lielu ātrumu, jo visa potenciālā enerģija ir pārvērtusies kinētiskajā enerģijā. Pēc enerģijas nezūdamības likuma pilnajai mehāniskajai enerģijai joprojām ir jābūt vienādai ar E = m g H. Ja trases beigās kamanas atrodas augstumā h un to ātrums ir v, tad

${\frac {mv^{2}}{2}}+mgh=mgH.$

Pēc vienkāršošanas iegūstam formulu

$v^{2}=2g(H-h),\,$

kas jebkurā trajektorijas punktā apraksta saistību starp kamanu ātrumu v un to atrašanās augstumu h.

Citās fizikas nozarēs

Enerģijas nezūdamības likums ir spēkā ne tikai mehānikā, bet arī termodinamikā, kvantu fizikā, relatīvistiskajā fizikā un citās fizikas nozarēs. Tas ir spēkā arī tad, ja pilnā sistēmas enerģija sastāv ne tikai no mehāniskās enerģijas, bet arī no citiem enerģijas veidiem. Piemēram, ir maldīgi domāt, ka, bremzējot bobsleja kamanas, kinētiskā enerģija pazūd. Patiesībā tā pārvēršas citā enerģijas veidā — siltumā.

Skatīt arī

• Impulsa nezūdamības likums
• Impulsa momenta nezūdamības likums
• Mūžīgais dzinējs
• Pirmais termodinamikas likums