Zakon održanja energije je princip fizike koji kaže da se u zatvorenom sustavu energija ne može stvoriti ili uništiti. Izražen je u Prvom zakonu termodinamike, koji kaže da se energija može transformirati u mnoge oblike, poput svjetlosti ili topline, ali ukupni zbroj energija je očuvan ili ostaje konstantan. Općenito, ovaj zakon je ilustriran njihalom. Visina na kojoj je lopta puštena na jednom kraju njihala jednaka je visini koju će lopta dosegnuti na drugom kraju. Zapravo, u teoretski bez trenja, lopta će se nastaviti ljuljati naprijed-natrag zauvijek.
Kao temeljni koncept u fizici, zakon održanja energije daje objašnjenje kako se energija čuva i pretvara unutar sustava. Općenito, jedan oblik energije može se pretvoriti u drugi oblik energije. Na primjer, potencijalna energija se može pretvoriti u kinetičku energiju.
Kinetička energija određenog objekta je energija koju posjeduje dok je u pokretu. Kao izraz, kinetička energija je jednaka jednoj polovici mase objekta, pomnoženoj s kvadratom brzine objekta, ili KE = 1/2mv2. Kinetička energija se sastoji od tri vrste energija. Vibracijska kinetička energija je energija zbog vibracijskog gibanja, a rotirajuća kinetička energija je energija zbog rotacijskog gibanja. Translacijska kinetička energija je energija zbog gibanja centra mase s jedne točke na drugu.
Općenito, potencijalna energija objekta je energija koja je pohranjena dok miruje u polju sile. Gravitacija je sila koja djeluje na objekt i daje mu potencijalnu energiju. Na primjer, lopta na vrhu brda ima određenu količinu pohranjene energije zbog gravitacije. Druge vrste potencijalne energije uključuju električnu, magnetsku i elastičnu. Primjer elastične potencijalne energije je rastegnuta opruga.
Zakon održanja energije kaže da se potencijalna energija lopte na brdu općenito pretvara u kinetičku energiju kada se lopta počne kotrljati niz brdo kao rezultat gravitacije. Slično, potencijalna energija istegnute opruge postaje kinetička kada se opruga otpusti. U njihalu, zakon utvrđuje da, kada je lopta u najvišoj točki, sva energija je potencijalna energija i da postoji nula kinetičke energije. U najnižoj točki lopte, sva energija u lopti je kinetička i potencijalna energija je nula. Ukupna energija lopte je zbroj potencijalne i kinetičke energije.