กฎการอนุรักษ์พลังงาน (law of conservation of energy)-ฟิสิกส์

กฎการอนุรักษ์พลังงาน (law of conservation of energy) กล่าวว่า “พลังงานเป็นสิ่งที่ไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่และไม่สามารถทำให้สูญหายหรือทำลายได้ แต่จะเกิดการเปลี่ยนรูปพลังงานจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่ง” ซึ่งในชีวิตประจำวันเราสามารถนำความรู้เกี่ยวกับกฎการอนุรักษ์พลังงานไปใช้ประโยชน์มากมาย ซึ่งนักเรียนจะได้ศึกษาจากตัวอย่าง ต่อไปนี้

1.  การเปลี่ยนพลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นพลังงานจลน์ ตัวอย่างเช่น น้ำกักเก็บไว้ในเขื่อน จะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงสะสมอยู่ เมื่อปล่อยให้น้ำไหลจากเขื่อนไปหมุนกังหันจะมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์ไปเป็นพลังงานจลน์เพื่อนำไปผลิตกระแสไฟฟ้า

2.  การเปลี่ยนพลังงานแสงไปเป็นพลังงานเคมี ตัวอย่างเช่น กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ซึ่งเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีในรูปสารอาหาร แล้วเก็บสะสมไว้ในเนื้อเยื่อ

3.  การเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานความร้อน ตัวอย่างเช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีพลังงานเคมีสะสมอยู่ จะได้พลังงานความร้อน

4. การเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน ตัวอย่างเช่น เตารีดที่มีขดลวดนิโครมเป็นส่วนประกอบ เมื่อได้รับกระแสไฟฟ้าจะทำให้มีพลังงานความร้อนเกิดขึ้น

 สรุปได้ว่า  การเคลื่อนที่แบบเสรีของวัตถุภายใต้สนามโน้มถ่วงของโลกโดยไม่มีแรงภายนอกมากระทำ  พลังงานกลของวัตถุ ณ ตำแหน่งใดก็ตาม ย่อมมีค่าคงเดิมเสมอ เมื่อวัตถุตกลงพลังงานศักย์โน้มถ่วงจะลดลง  ค่าที่ลดลงจะเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์ที่เพิ่มขึ้นทุกขณะ  ถ้าเราขว้างวัตถุไปจากพื้นดินเป็นโพรเจกไทล์ ทุกๆ ช่วงที่วัตถุเคลื่อนที่ทั้งขาขึ้นและขาลง จะมีพลังงานกล  คือ  พลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์รวมกันทุกขณะจะคงตัวตลอดการเคลื่อนที่ ทั้งนี้การเคลื่อนที่ดังกล่าวเป็นการเคลื่อนที่ในสนามแรงโน้มถ่วงของโลกและในการเคลื่อนที่นี้แรงของสนามทำงานตลอดเวลาแต่ไม่ทำให้พลังงานกลเปลี่ยน  สนามเช่น  สนามโน้มถ่วงนี้นับเป็นสนามอนุรักษ์ หรือแรงโน้มถ่วงนับเป็น แรงอนุรักษ์  คือเป็นสนามที่ทำให้พลังงานกลรวมอนุรักษ์ ต่อไปจะพบว่า สนามไฟฟ้าก็เป็นสนามอนุรักษ์เช่นกัน
แรงของสปริงโดยเฉพาะสปริงที่มีคุณภาพ เมื่อยืดหรือหดในขอบเขตของการยืดหยุ่นจะมีการสูญเสียพลังงานที่มีในตัวน้อยมาก จึงประมาณว่าแรงของสปริงเป็นแรงอนุรักษ์ได้ และสามารถมีพลังงานศักย์ได้  ตามปกติงานที่ไม่อนุรักษ์จะไม่สามารถคิดพลังงานศักย์ได้
ในกรณีของสปริงนั้น ถ้าสปริงถูกกดให้หดสั้น พลังงานกลของสปริงขณะนั้นมีค่าเท่ากับพลังงานศักย์ยืดหยุ่นเพราะพลังงานจลน์ขณะนั้นมีค่าเป็นศูนย์ เมื่อปล่อยมือ สปริงจะดีดตัวกลับโดยพลังงานศักย์ยืดหยุ่นจะลดลงเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์  และเมื่อสปริงเคลื่อนที่กลับมาสู่ตำแหน่งสมดุล พลังงานจลน์จะมีค่ามากที่สุดในขณะที่พลังงานศักย์ยืดหยุ่นลดลงเป็นศูนย์ (ดังนั้นทุกขณะของการเคลื่อนที่พลังงานกลรวมจะมีค่าคงตัว)
จากที่กล่าวมาสรุปได้ว่า ในการเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้แรงโน้มถ่วงหรือแรงยืดหยุ่นของสปริง พลังงานกลของวัตถุมีค่าคงตัวเสมอ ซึ่งเป็นไปตาม กฎการอนุรักษ์พลังงานกล (law of conservation of mechanical energy) ที่กล่าวว่า พลังงานกลรวมของวัตถุจะไม่สูญหาย แต่ อาจเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้