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物理学は物質とエネルギーの流れの研究であるため、 エネルギー保存の法則 は、物理学者が研究するすべてを説明するための重要なアイデアであり、彼または彼女がそれを研究する方法を説明します。
物理学は、単位や方程式を記憶することではなく、一見して類似性が明らかではない場合でも、すべての粒子の動作を管理するフレームワークに関するものです。
熱力学の第一法則 は、熱エネルギーの観点からのこのエネルギー保存法の修正です。 内部エネルギー システムのすべては、システムで行われたすべての作業の合計と、システムに出入りする熱のプラスまたはマイナスに等しくなければなりません。
物理学でよく知られているもう1つの保存原理は、質量保存の法則です。あなたが発見するように、これらの2つの保存法則-そして、ここで他の2つにも紹介されます-は、目（または脳）を満たすよりも密接に関連しています。
ニュートンの法則
普遍的な物理的原理の研究は、何百年も前にアイザック・ニュートンによって打ち出された3つの基本的な運動法則のレビューによって裏付けられるべきです。これらは：
物理学で保存された量
物理学における保存の法則は、真に孤立したシステムでのみ数学的完全性に適用されます。日常生活では、このようなシナリオはまれです。 4つの保存量は 質量, エネルギー, 勢い そして 角運動量。これらの最後の3つは、力学の範囲内にあります。
質量 は単なる物質の量であり、重力による局所的な加速度を掛けると、結果は重量になります。質量は、エネルギーよりも破壊またはゼロから作成することはできません。
勢い は、物体の質量とその速度（m・v）。 2つ以上の粒子が衝突するシステムでは、摩擦損失または外部物体との相互作用がない限り、システムの総運動量（オブジェクトの個々の運動量の合計）は決して変化しません。
角運動量 (L）は、回転するオブジェクトの軸を中心とした運動量であり、m・v・r、ここでrはオブジェクトから回転軸までの距離です。
エネルギー 多くの形式で表示され、他の形式よりも便利な形式もあります。熱は、すべてのエネルギーが最終的に存在する運命の形であり、有用な仕事をするという点で最も有用ではなく、通常は製品です。
エネルギー保存の法則は次のように書かれます。
KE + PE + IE = E
ここで、KE = 運動エネルギー =（1/2）mv2、PE = 位置エネルギー （mと等しいgh重力のみが作用する力であるが、他の形式で見られる場合）、IE =内部エネルギー、E =総エネルギー=定数。
エネルギー変換とエネルギーの形態
宇宙のすべてのエネルギーはビッグバンから生じたものであり、その総エネルギー量は変化しません。代わりに、運動エネルギー（運動エネルギー）から熱エネルギー、化学エネルギーから電気エネルギー、重力ポテンシャルエネルギーから機械エネルギーなど、エネルギーの変化の形を継続的に観察します。
エネルギー伝達の例
熱は特別なタイプのエネルギー（熱エネルギー）その点で、前述のように、他の形式よりも人間にとって有用性が低い。
これは、システムのエネルギーの一部が熱に変換されると、追加のエネルギーを必要とする追加作業の入力なしでは、より簡単に有用な形に戻すことができないことを意味します。
太陽が毎秒放射する猛烈な量の放射エネルギーは、決して再利用または再利用することはできません。これは、銀河と宇宙全体で絶え間なく展開しているこの現実の永続的な証拠です。このエネルギーの一部は、植物の光合成を含む地球上の生物学的プロセスで「捕捉」されます。植物の光合成は、独自の食物を作り、動物やバクテリアなどに食物（エネルギー）を提供します。
また、太陽電池などの人間工学の製品によってキャプチャすることもできます。
省エネの追跡
高校の物理学の学生は通常、円グラフまたは棒グラフを使用して、調査中のシステムの総エネルギーを示し、その変化を追跡します。
パイのエネルギーの総量（またはバーの高さの合計）は変更できないため、スライスまたはバーのカテゴリの違いは、特定のポイントでの総エネルギーのうちどれがエネルギーの形であるかを示します。
シナリオでは、これらの変更を追跡するために、異なるポイントに異なるチャートが表示される場合があります。たとえば、ほとんどの場合、熱エネルギーの量はほとんど常に増加し、無駄を表していることに注意してください。
たとえば、45度の角度でボールを投げた場合、最初はすべてのエネルギーが運動し（h = 0であるため）、ボールが最高点に到達するポイントでは、総エネルギーが最高です。
上昇時と下降時の両方で、空気からの摩擦力の結果としてエネルギーの一部が熱に変換されるため、KE + PEはこのシナリオ全体で一定ではなく、全体のエネルギーEが一定のままで減少します。
（エネルギーの変化を追跡する円グラフ/棒グラフを含むいくつかのサンプル図を挿入します
運動学の例：自由落下
地上100 m（約30階）の屋上から1.5 kgのボウリングボールを保持している場合、そのポテンシャルエネルギーを計算できます。 g = 9.8 m / s2 およびPE = mgh：
（1.5 kg）（100 m）（9.8 m / s2) = 1,470ジュール （J）
ボールを放すと、ボールが落下して加速するにつれて、ゼロの運動エネルギーが急速に増加します。地面に到達した瞬間、KEは問題の開始時のPEの値、つまり1,470 Jに等しくなければなりません。この時点で、
KE = 1,470 =（1/2）mv2 =（1/2）（1.5 kg）v2
摩擦によるエネルギー損失がないと仮定すると、機械エネルギーの保存により、計算が可能になります vであることが判明 44.3 m / s。
アインシュタインはどうですか？
物理学の学生は有名人と混同されるかもしれません 質量エネルギー 方程式 (E = mc2）、の法則に反するかどうか疑問に思う 電気の保存 （または 質量保存）、それは質量がエネルギーに変換され、その逆もできることを意味するため。
質量とエネルギーは実際には同じものの異なる形であることを示しているため、実際にはどちらの法則にも違反していません。これは、古典力学と量子力学の状況の異なる要求を考慮して、異なる単位でそれらを測定するようなものです。
宇宙の熱死では、熱力学の第三法則により、すべての物質が熱エネルギーに変換されます。このエネルギー変換が完了すると、少なくともビッグバンなどの別の仮説的な特異イベントがなければ、それ以上の変換は発生しません。
永久運動マシン？
地球上の「永久運動機械」（例えば、減速することなく同じタイミングでスイープする振り子）は、空気抵抗と関連するエネルギー損失のために不可能です。ギズモを継続するには、ある時点で外部作業の入力が必要になるため、目的が無効になります。