Ancient philosophers as far as Thales of Miletus C. 550 BCE had inklings of the conservation of some underlying substance of which everything is made. , No entanto, não há nenhuma razão particular para identificar suas teorias com o que sabemos hoje como “massa-energia” (por exemplo, Thales pensou que era água). Empédocles (490-430 A.C.) escreveu que, em seu sistema universal, composta de quatro raízes (terra, ar, água, fogo), “nada vem a ser, ou perece”; em vez disso, estes elementos sofrem contínuo rearranjo. Epicurus (C., 350 A.C.), por outro lado, acreditava que tudo no universo ser composto por indivisíveis unidades de matéria—antigo precursor ‘átomos’—e ele também tinha alguma idéia da necessidade de conservação, afirmando que “a soma total das coisas sempre foi como é agora, e como sempre irá permanecer.”

em 1605, Simon Stevinus foi capaz de resolver uma série de problemas em estática com base no princípio de que o movimento perpétuo era impossível.,em 1639, Galileu publicou sua análise de várias situações—incluindo o célebre “pêndulo interrompido”—que pode ser descrito (em linguagem moderna) como a conversão conservadora de energia potencial para energia cinética e de volta. Essencialmente, ele ressaltou que a altura que um corpo em movimento sobe é igual à altura a partir da qual ele cai, e usou esta observação para inferir a idéia de inércia. O aspecto notável desta observação é que a altura para a qual um corpo em movimento sobe sobre uma superfície sem fricção não depende da forma da superfície.,em 1669, Christiaan Huygens publicou suas leis de colisão. Entre as quantidades que ele listou como invariantes antes e depois da colisão de corpos estavam tanto a soma de seus momentos lineares como a soma de suas energias cinéticas. No entanto, a diferença entre colisão elástica e inelástica não era compreendida na época. Isto levou à disputa entre os pesquisadores posteriores sobre qual destas quantidades conservadas era mais fundamental., In his Horologium Oscillatorium, he gave a much clearly statement regarding the height of ascent of a moving body, and connected this idea with the impossibility of a perpetual motion. O estudo de Huygens sobre a dinâmica do movimento do pêndulo foi baseado em um único princípio: que o centro de gravidade de um objeto pesado não pode se levantar.

o fato de que a energia cinética é escalar, ao contrário do momento linear que é um vetor, e, portanto, mais fácil de trabalhar com não escapou da atenção de Gottfried Wilhelm Leibniz., Foi Leibniz durante 1676-1689 que primeiro tentou uma formulação matemática do tipo de energia que está conectada com o movimento (energia cinética). Usando Huygens trabalho em colisão, Leibniz notado que em muitos sistemas mecânicos (de várias massas, mi, cada um com velocidade vi),

∑ i m i v i 2 {\displaystyle \sum _{i}m_{i}v_{i}^{2}}

foi conservada enquanto as massas não interagir. Ele chamou essa quantidade de “vis viva” ou “força viva” do sistema. O princípio representa uma afirmação precisa da conservação aproximada da energia cinética em situações onde não há atrito., Muitos físicos na época, como Newton, sustentavam que a conservação do momento, que se mantém mesmo em sistemas com fricção, como definido pelo momento:

∑ I m i v i {\displaystyle \,\!\sum _{i}M_{i}v_{i}}

era o vis viva conservado. Mais tarde foi mostrado que ambas as quantidades são conservadas simultaneamente, dadas as condições adequadas, como uma colisão elástica.em 1687, Isaac Newton publicou seu Principia, que foi organizado em torno do conceito de força e momento., No entanto, os pesquisadores foram rápidos a reconhecer que os princípios estabelecidos no livro, enquanto fino para massas pontuais, não eram suficientes para lidar com os movimentos de corpos rígidos e fluidos. Alguns outros princípios também foram necessários.a lei de conservação de vis viva foi defendida pelo duo Pai e filho, Johann e Daniel Bernoulli. O primeiro enunciou o princípio do trabalho virtual como usado na estática em sua generalidade plena em 1715, enquanto o último baseou sua Hydrodynamica, publicada em 1738, neste único princípio de conservação., O estudo de Daniel sobre a perda de vis viva de água corrente levou-o a formular o princípio de Bernoulli, que relaciona a perda a ser proporcional à mudança na pressão hidrodinâmica. Daniel também formulou a noção de trabalho e eficiência para máquinas hidráulicas; e ele deu uma teoria cinética dos gases, e ligou a energia cinética das moléculas de gás com a temperatura do gás.,

This focus on the vis viva by the continental physicists eventually led to the discovery of stationarity principles governing mechanics, such as the D’Alembert’s principle, Lagrangian, and Hamiltonian formulations of mechanics.Émilie du Châtelet (1706-1749) propôs e testou a hipótese da conservação da energia total, diferentemente do momento. Inspirada nas teorias de Gottfried Leibniz, ela repetiu e divulgou um experimento originalmente concebido pela Gravesande de Willem em 1722, no qual as bolas foram lançadas de diferentes alturas em uma folha de argila macia., A energia cinética de cada bola—como indicado pela quantidade de material deslocado—mostrou-se proporcional ao quadrado da velocidade. A deformação da argila foi encontrada para ser diretamente proporcional à altura a partir da qual as bolas foram largadas, igual à energia potencial inicial. Os trabalhadores anteriores, incluindo Newton e Voltaire, tinham todos acreditado que a” energia ” (na medida em que compreendessem o conceito) não era distinta do momento e, portanto, proporcional à velocidade., De acordo com este entendimento, a deformação da argila deveria ter sido proporcional à raiz quadrada da altura a partir da qual as bolas foram largadas. Na física clássica, a fórmula correta é a E k = 1 m 2 v 2 {\displaystyle E_{k}={\frac {1}{2}}mv^{2}} , onde a E k {\displaystyle E_{k}} é a energia cinética de um objeto, m {\displaystyle m} a sua massa e v {\displaystyle v}, a sua velocidade. Nesta base, du Châtelet propôs que a energia deve ter sempre as mesmas dimensões em qualquer forma, o que é necessário para ser capaz de relacioná-la em diferentes formas (cinética, potencial, calor…).,engenheiros como John Smeaton, Peter Ewart, Carl Holtzmann, Gustave-Adolphe Hirn e Marc Seguin reconheceram que a conservação do momento por si só não era adequada para Cálculo Prático e fizeram uso do princípio de Leibniz. O princípio também foi defendido por alguns químicos como William Hyde Wollaston. Acadêmicos como John Playfair foram rápidos em apontar que a energia cinética não é claramente conservada. Isto é óbvio para uma análise moderna baseada na Segunda Lei da termodinâmica, mas nos séculos XVIII e XIX, o destino da energia perdida ainda era desconhecido.,gradualmente, começou a suspeitar-se que o calor inevitavelmente gerado pelo movimento sob fricção era outra forma de vis viva. Em 1783, Antoine Lavoisier e Pierre-Simon Laplace revisaram as duas teorias concorrentes de vis viva e teoria calórica. As observações de Count Rumford de 1798 sobre a geração de calor durante a perfuração de canhões adicionaram mais peso à visão de que o movimento mecânico poderia ser convertido em calor e (tão importante) que a conversão era quantitativa e poderia ser prevista (permitindo uma constante de conversão universal entre a energia cinética e o calor)., Vis viva então começou a ser conhecido como energia, depois que o termo foi usado pela primeira vez nesse sentido por Thomas Young em 1807.

A recalibração da vis viva

1 2 ∑ i m i v i 2 {\displaystyle {\frac {1}{2}}\sum _{i}m_{i}v_{i}^{2}}

o que pode ser entendido como a conversão de energia cinética para o trabalho, foi em grande parte o resultado de Gaspard-Gustave Coriolis e Jean-Victor Poncelet, durante o período de 1819-1839. A primeira, denominada quantity quantité de travail (quantity of work) e a segunda, travail mécanique (mechanical work), defenderam a sua utilização no cálculo da engenharia.,em um artigo publicado no Zeitschrift für Physik em 1837, Karl Friedrich Mohr deu uma das primeiras declarações gerais da doutrina da conservação da energia: “além dos 54 elementos químicos conhecidos, há no mundo físico apenas um agente, e este é chamado de Kraft . Pode parecer, de acordo com as circunstâncias, como movimento, afinidade química, coesão, eletricidade, luz e magnetismo; e de qualquer uma destas formas pode ser transformada em qualquer uma das outras.,”

equivalente mecânico de heatEdit

uma etapa chave no desenvolvimento do princípio de conservação moderno foi a demonstração do equivalente mecânico do calor. A teoria calórica sustentava que o calor não poderia ser criado nem destruído, enquanto a conservação da energia implica o princípio contrário de que o calor e o trabalho mecânico são intercambiáveis.em meados do século XVIII, Mikhail Lomonosov, um cientista russo, postulou sua teoria corpúsculo-cinética do calor, que rejeitou a ideia de um calórico., Através dos resultados de estudos empíricos, Lomonosov chegou à conclusão de que o calor não foi transferido através das partículas do fluido calórico.em 1798, O Conde Rumford (Benjamin Thompson) realizou medições do calor friccional gerado em canhões entediantes, e desenvolveu a ideia de que o calor é uma forma de energia cinética; suas medições refutaram a teoria calórica, mas foram imprecisas o suficiente para deixar espaço para dúvidas.o princípio da equivalência mecânica foi estabelecido pela primeira vez na sua forma moderna pelo cirurgião alemão Julius Robert von Mayer em 1842., Mayer chegou à conclusão em uma viagem para as Índias Orientais Holandesas, onde descobriu que o sangue de seus pacientes era um vermelho mais profundo porque eles estavam consumindo menos oxigênio, e portanto menos energia, para manter sua temperatura corporal no clima mais quente. Descobriu que o calor e o trabalho mecânico eram ambas formas de energia e, em 1845, depois de melhorar o seu conhecimento de física, publicou uma monografia que afirmava uma relação quantitativa entre elas.