Legea conservării energiei este un principiu al fizicii care afirmă că, într-un sistem închis, energia nu poate fi creată sau distrusă. Este exprimată în prima lege a termodinamicii, care afirmă că energia poate fi transformată în multe forme, cum ar fi lumina sau căldura, dar suma totală a energiilor este conservată sau rămâne constantă. În general, această lege este ilustrată cu un pendul. Înălțimea la care mingea este eliberată la un capăt al pendulului va fi egală cu înălțimea pe care mingea o va atinge la celălalt capăt. De fapt, într-un mediu teoretic fără frecare, mingea va continua să se balanseze înainte și înapoi pentru totdeauna.
Ca concept fundamental în fizică, legea conservării energiei oferă o explicație pentru modul în care energia este conservată și convertită într-un sistem. În general, o formă de energie poate fi convertită într-o altă formă de energie. De exemplu, energia potențială poate fi convertită în energie cinetică.
Energia cinetică a unui anumit obiect este energia pe care o deține în mișcare. Ca expresie, energia cinetică este egală cu jumătate din masa obiectului, înmulțită cu pătratul vitezei obiectului, sau KE = 1/2mv2. Energia cinetică constă din trei tipuri de energii. Energia cinetică vibrațională este energia datorată mișcării vibraționale, iar energia cinetică de rotație este energia datorată mișcării de rotație. Energia cinetică de translație este energia datorată mișcării centrului de masă dintr-un punct în altul.
În general, energia potențială a unui obiect este energia care este stocată în repaus într-un câmp de forță. Gravitația este o forță care acționează asupra unui obiect și îi dă energie potențială. De exemplu, o minge din vârful unui deal are o anumită cantitate de energie stocată datorită gravitației. Alte tipuri de energie potențială includ electrică, magnetică și elastică. Un exemplu de energie potențială elastică este un arc întins.
Legea conservării energiei spune că energia potențială a unei mingi de pe un deal este în general convertită în energie cinetică atunci când mingea începe să se rostogolească pe deal ca urmare a gravitației. În mod similar, energia potențială a unui arc întins devine energie cinetică atunci când arcul este eliberat. Într-un pendul, legea stabilește că, atunci când bila se află în punctul său cel mai înalt, toată energia este energie potențială și există energie cinetică zero. În punctul cel mai de jos al mingii, toată energia din minge este cinetică și nu există energie potențială. Energia totală a mingii este suma energiei potențiale și a energiei cinetice.