Какие есть законы сохранения в механике
- Законы сохранения в механике: импульс и энергия
- Закон сохранения импульса
- Закон сохранения энергии
- Факторы, нарушающие сохранение энергии
- Закон сохранения и превращения энергии
- Взаимосвязь массы и энергии
Законы сохранения в механике: импульс и энергия
Законы сохранения в механике формулируются для замкнутых систем, которые еще часто называют изолированными. В них на тела не действуют внешние силы, другими словами, отсутствует взаимодействие со средой.
Закон сохранения импульса
Импульсом называют меру механического движения. Ее применение допустимо в том случае, когда оно передается от одного тела к другому без превращения в иные формы движения материи. При взаимодействии тел импульс каждого из них может полностью или частично передаваться другому. При этом геометрическая сумма импульсов всех тел, составляющих замкнутую изолированную систему, остается постоянной, какими бы ни были условия взаимодействия. Это утверждение в механике называют законом сохранения импульса, оно является прямым следствием второго и третьего законов Ньютона.
Закон сохранения энергии
Энергия является общей мерой всех видов движения материи. Если тела находятся в замкнутой механической системе, при этом они взаимодействуют между собой только посредством сил упругости и тяготения, то работа данных сил равна изменению потенциальной энергии, которое берется с противоположным знаком. В то же время теорема о кинетической энергии гласит, что работа равна изменению кинетической энергии. Из этого можно сделать вывод, что сумма кинетической и потенциальной энергии тел, которые составляют замкнутую систему и взаимодействуют между собой только посредством сил упругости и тяготения, неизменна. Данное утверждение называют законом сохранения энергии в механических процессах. Он выполняется только в том случае, если в изолированной системе тела действуют друг на друга консервативными силами, для которых может быть введено понятие потенциальной энергии.
Факторы, нарушающие сохранение энергии
Сила трения не является консервативной, поскольку ее работа зависит от длины пройденного пути. Если она действует в изолированной системе, механическая энергия не сохраняется, ее часть переходит во внутреннюю, например, происходит нагревание.
Закон сохранения и превращения энергии
Энергия не возникает и не исчезает при любых физических взаимодействиях, она лишь превращается из одной формы в другую. Данный факт выражает один из фундаментальных законов природы — закон сохранения и превращения энергии. Его следствием является утверждение о том, что невозможно создать вечный двигатель - машину, которая способна совершать работу неограниченное время, не расходуя энергии.
Взаимосвязь массы и энергии
Единство материи и движения нашло свое наиболее общее отражение в формуле Эйнштейна: ΔE=Δmc^2, где ΔE – изменение энергии, с- скорость света в вакууме. В соответствии с ней увеличение или уменьшение энергии (количества движения) приводит к изменению массы (количества материи).