Ο καθολικός νόμος για τη διατήρηση της ενέργειας. Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας είναι η βάση των βασικών

Τμήμα OGE στη φυσική: 1.18. Μηχανική ενέργεια. Ο νόμος της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας. Τύπος για το νόμο της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας απουσία δυνάμεων τριβής. Ο μετασχηματισμός της μηχανικής ενέργειας παρουσία δύναμης τριβής.

1. Ενέργεια του σώματος- μια φυσική ποσότητα που δείχνει το έργο που μπορεί να εκτελέσει το εξεταζόμενο σώμα (για οποιοδήποτε, συμπεριλαμβανομένου του απεριόριστου χρόνου παρατήρησης). Ένα σώμα που κάνει θετική εργασία χάνει μέρος της ενέργειας του. Εάν γίνει θετική εργασία στο σώμα, η ενέργεια του σώματος αυξάνεται. Για την αρνητική εργασία ισχύει το αντίθετο.

• Η ενέργεια είναι μια φυσική ποσότητα που χαρακτηρίζει την ικανότητα ενός σώματος ή ενός συστήματος αλληλεπιδρώντων σωμάτων να κάνουν δουλειά.
• Μονάδα ενέργειας στο SI 1 Joule(J).

2. Κινητική ενέργεια ονομάζεται ενέργεια των κινούμενων σωμάτων. Κάτω από την κίνηση του σώματος πρέπει να γίνει κατανοητή όχι μόνο η κίνηση στο χώρο, αλλά και η περιστροφή του σώματος. Η κινητική ενέργεια είναι όσο μεγαλύτερη, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του σώματος και η ταχύτητα κίνησης του (κίνηση στο διάστημα ή / και περιστροφή). Η κινητική ενέργεια εξαρτάται από το σώμα με το οποίο μετράται η ταχύτητα του εν λόγω σώματος.

• Κινητική ενέργεια Ε προςσωματικό βάρος Μκινείται με ταχύτητα v, καθορίζεται από τον τύπο Ε k = mv 2/2

3. Δυνητική ενέργεια ονομάζεται ενέργεια αλληλεπιδρώντων σωμάτων ή τμημάτων του σώματος. Διάκριση μεταξύ της δυνητικής ενέργειας των σωμάτων υπό την επίδραση της βαρύτητας, της ελαστικής δύναμης, της Αρχιμήδειας δύναμης. Οποιαδήποτε δυνητική ενέργεια εξαρτάται από τη δύναμη της αλληλεπίδρασης και την απόσταση μεταξύ των αλληλεπιδρώντων σωμάτων (ή τμημάτων του σώματος). Η δυνητική ενέργεια μετριέται από το μηδενικό υπό όρους επίπεδο.

• Η δυνητική ενέργεια κατέχεται, για παράδειγμα, από ένα φορτίο που ανεβαίνει πάνω από την επιφάνεια της Γης και ένα συμπιεσμένο ελατήριο.
• Δυνητική ενέργεια του ανυψωμένου φορτίου Ε n = mgh .
• Η κινητική ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε δυνητική ενέργεια και αντίστροφα.

4. Μηχανική ενέργεια σώματα λέγονται το άθροισμα των κινητικών και δυνητικών ενεργειών του ... Επομένως, η μηχανική ενέργεια οποιουδήποτε σώματος εξαρτάται από την επιλογή του σώματος σε σχέση με την οποία μετριέται η ταχύτητα του εν λόγω σώματος, καθώς και από την επιλογή των υπό όρους μηδενικών επιπέδων για όλες τις ποικιλίες των δυνητικών ενεργειών του σώματος.

• Η μηχανική ενέργεια χαρακτηρίζει την ικανότητα ενός σώματος ή ενός συστήματος σωμάτων να εκτελεί εργασία λόγω αλλαγής στην ταχύτητα του σώματος ή της σχετικής θέσης των αλληλεπιδρώντων σωμάτων.

5. Εσωτερική ενέργεια ονομάζεται τέτοια ενέργεια ενός σώματος, λόγω της οποίας μπορούν να εκτελεστούν μηχανικές εργασίες χωρίς να προκληθεί μείωση της μηχανικής ενέργειας αυτού του σώματος. Η εσωτερική ενέργεια δεν εξαρτάται από τη μηχανική ενέργεια του σώματος και εξαρτάται από τη δομή του σώματος και την κατάστασή του.

6. Ο νόμος της διατήρησης και του μετασχηματισμού της ενέργειας λέει ότι η ενέργεια δεν προκύπτει από πουθενά και δεν εξαφανίζεται πουθενά. περνά μόνο από το ένα είδος στο άλλο ή από το ένα σώμα στο άλλο.

• Νόμος για τη διατήρηση της μηχανικής ενέργειας: εάν μεταξύ των σωμάτων του συστήματος ενεργούν μόνο βαρυτικές και ελαστικές δυνάμεις, τότε το άθροισμα της κινητικής και της δυνητικής ενέργειας παραμένει αμετάβλητο, δηλαδή διατηρείται η μηχανική ενέργεια.

τραπέζι Μηχανική ενέργεια. Νόμος για τη διατήρηση της ενέργειας ».

7. Αλλαγή στη μηχανική ενέργειαενός συστήματος σωμάτων στη γενική περίπτωση ισούται με το άθροισμα της εργασίας των σωμάτων που βρίσκονται έξω από το σύστημα και το έργο των εσωτερικών δυνάμεων τριβής και αντίστασης: ΔW = A εξωτερικά + A διάχυση

Αν το σύστημα του σώματος κλειστό (A εξωτερικό = 0), τότε ΔW = A διάχυση, δηλαδή η συνολική μηχανική ενέργεια του συστήματος σωμάτων αλλάζει μόνο λόγω της εργασίας των εσωτερικών δυνάμεων διασποράς του συστήματος (δυνάμεις τριβής).

Αν το σύστημα του σώματος συντηρητικός (δηλαδή, δεν υπάρχουν δυνάμεις τριβής και αντίστασης A tr = 0), τότε ΔW = A εξωτερικά, δηλαδή η συνολική μηχανική ενέργεια του συστήματος των σωμάτων αλλάζει μόνο λόγω του έργου των δυνάμεων εξωτερικών στο σύστημα.

8. Ο νόμος της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας: Σε ένα κλειστό και συντηρητικό σύστημα σωμάτων, η συνολική μηχανική ενέργεια διατηρείται: ΔW = 0 ή W p1 + W k1 = W p2 + W k2. Εφαρμόζουμε τους νόμους διατήρησης της ορμής και της ενέργειας στα θεμελιώδη μοντέλα σύγκρουσης σώματος .

• Απόλυτα ανελαστικό χτύπημα(πρόσκρουση, κατά την οποία τα σώματα κινούνται μαζί μετά τη σύγκρουση, με την ίδια ταχύτητα). Η ορμή του συστήματος των σωμάτων διατηρείται, αλλά η συνολική μηχανική ενέργεια δεν διατηρείται:

• Απόλυτα ανθεκτικό αντίκτυπο(ένα σοκ που διατηρεί τη μηχανική ενέργεια του συστήματος). Τόσο η ώθηση του συστήματος των σωμάτων όσο και η συνολική μηχανική ενέργεια διατηρούνται:

Ο αντίκτυπος στον οποίο τα σώματα, πριν από τη σύγκρουση, κινούνται κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής που διέρχεται από τα κέντρα μάζας τους, ονομάζεται κεντρικό χτύπημα .

Σχέδιο Προχωρημένο επίπεδο«

Περίληψη μαθημάτων Φυσικής «Μηχανική ενέργεια. Νόμος για τη διατήρηση της ενέργειας ».Επιλέξτε περαιτέρω ενέργειες:

Αυτό το σεμινάριο βίντεο προορίζεται για ανεξάρτητη εξοικείωση με το θέμα "Ο νόμος της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας". Αρχικά, δίνουμε τον ορισμό της συνολικής ενέργειας και ενός κλειστού συστήματος. Στη συνέχεια θα διατυπώσουμε τον Νόμο της Διατήρησης της Μηχανικής Ενέργειας και θα εξετάσουμε σε ποιους τομείς της φυσικής μπορεί να εφαρμοστεί. Θα δώσουμε επίσης έναν ορισμό της εργασίας και θα μάθουμε πώς να την ορίσουμε λαμβάνοντας υπόψη τους τύπους που σχετίζονται με αυτήν.

Το θέμα του μαθήματος είναι ένας από τους θεμελιώδεις νόμους της φύσης - νόμος για τη διατήρηση της μηχανικής ενέργειας.

Μιλήσαμε νωρίτερα για δυνητική και κινητική ενέργεια, καθώς και για το γεγονός ότι ένα σώμα μπορεί να έχει και δυνητική και κινητική ενέργεια μαζί. Πριν μιλήσουμε για το νόμο της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας, ας θυμηθούμε τι είναι η συνολική ενέργεια. Πλήρης μηχανική ενέργειαονομάζεται το άθροισμα των δυναμικών και κινητικών ενεργειών του σώματος.

Ας θυμηθούμε επίσης αυτό που ονομάζεται κλειστό σύστημα. Κλειστό σύστημα- αυτό είναι ένα σύστημα στο οποίο υπάρχει ένας αυστηρά καθορισμένος αριθμός αλληλεπιδρώντων σωμάτων και κανένα άλλο σώμα από το εξωτερικό δεν ενεργεί σε αυτό το σύστημα.

Όταν έχουμε αποφασίσει για την έννοια της συνολικής ενέργειας και ενός κλειστού συστήματος, μπορούμε να μιλήσουμε για τον νόμο της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας. Ετσι, η συνολική μηχανική ενέργεια σε ένα κλειστό σύστημα σωμάτων που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω βαρυτικών δυνάμεων ή ελαστικών δυνάμεων (συντηρητικές δυνάμεις) παραμένει αμετάβλητη για οποιαδήποτε κίνηση αυτών των σωμάτων.

Έχουμε ήδη μελετήσει το νόμο της διατήρησης της ορμής (MMP):

Συχνά συμβαίνει ότι οι καθορισμένες εργασίες μπορούν να επιλυθούν μόνο με τη βοήθεια των νόμων διατήρησης της ενέργειας και της ορμής.

Είναι βολικό να ληφθεί υπόψη η διατήρηση της ενέργειας χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της ελεύθερης πτώσης ενός σώματος από ένα ορισμένο ύψος. Εάν ένα σώμα βρίσκεται σε ηρεμία σε ένα ορισμένο ύψος σε σχέση με τη γη, τότε αυτό το σώμα έχει δυνητική ενέργεια. Μόλις το σώμα αρχίσει να κινείται, το ύψος του σώματος μειώνεται και η δυνητική ενέργεια μειώνεται. Ταυτόχρονα, η ταχύτητα αρχίζει να αυξάνεται, εμφανίζεται κινητική ενέργεια. Όταν το σώμα πλησίασε στο έδαφος, το ύψος του σώματος είναι ίσο με 0, η δυνητική ενέργεια είναι επίσης 0 και η μέγιστη κινητική ενέργεια του σώματος θα είναι. Εδώ φαίνεται ο μετασχηματισμός της δυνητικής ενέργειας σε κινητική ενέργεια (Εικ. 1). Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για την κίνηση του σώματος αντίστροφα, από κάτω προς τα πάνω, όταν το σώμα πετιέται κάθετα προς τα πάνω.

Ρύζι. 1. Ελεύθερη πτώση του σώματος από ένα ορισμένο ύψος

Πρόσθετη εργασία 1. "Κατά την πτώση ενός σώματος από ένα ορισμένο ύψος"

Πρόβλημα 1

Κατάσταση

Το σώμα βρίσκεται σε ύψος από την επιφάνεια της Γης και αρχίζει να πέφτει ελεύθερα. Προσδιορίστε την ταχύτητα του σώματος τη στιγμή της επαφής με το έδαφος.

Λύση 1:

Αρχική ταχύτητα σώματος. Πρέπει να βρεθεί.

Εξετάστε το νόμο της διατήρησης της ενέργειας.

Ρύζι. 2. Κίνηση σώματος (εργασία 1)

Στην κορυφή, το σώμα έχει μόνο δυνητική ενέργεια: . Όταν το σώμα πλησιάσει το έδαφος, το ύψος του σώματος πάνω από το έδαφος θα είναι ίσο με 0, πράγμα που σημαίνει ότι η δυνητική ενέργεια του σώματος έχει εξαφανιστεί, έχει μετατραπεί σε κινητική ενέργεια:

Σύμφωνα με τον νόμο διατήρησης της ενέργειας, μπορούμε να γράψουμε:

Το σωματικό βάρος μειώνεται. Μετασχηματίζοντας την παραπάνω εξίσωση, παίρνουμε :.

Η τελική απάντηση θα ήταν :. Αν αντικαταστήσουμε όλη την τιμή, παίρνουμε: .

Απάντηση: .

Ένα παράδειγμα λύσης του προβλήματος:

Ρύζι. 3. Ένα παράδειγμα καταχώρισης της λύσης στο πρόβλημα Νο. 1

Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί με έναν ακόμη τρόπο, όπως η κάθετη κίνηση με την επιτάχυνση της βαρύτητας.

Λύση 2 :

Ας γράψουμε την εξίσωση κίνησης του σώματος σε προβολή στον άξονα:

Όταν το σώμα πλησιάσει την επιφάνεια της Γης, η συντεταγμένη του θα είναι ίση με 0:

Η επιτάχυνση της βαρύτητας προηγείται από ένα σύμβολο "-" επειδή κατευθύνεται προς τον επιλεγμένο άξονα.

Αντικαθιστώντας τις γνωστές τιμές, διαπιστώνουμε ότι το σώμα έπεσε με την πάροδο του χρόνου. Τώρα ας γράψουμε την εξίσωση για την ταχύτητα:

Υποθέτοντας ότι η βαρυτική επιτάχυνση είναι ίση, παίρνουμε:

Το σύμβολο μείον σημαίνει ότι το σώμα κινείται προς την κατεύθυνση του επιλεγμένου άξονα.

Απάντηση: .

Ένα παράδειγμα επισημοποίησης της λύσης στο πρόβλημα Νο 1 με τον δεύτερο τρόπο.

Ρύζι. 4. Ένα παράδειγμα καταχώρισης της λύσης στο πρόβλημα αριθμός 1 (μέθοδος 2)

Επίσης, για να λύσετε αυτό το πρόβλημα, θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε έναν τύπο που δεν εξαρτάται από το χρόνο:

Φυσικά, πρέπει να σημειωθεί ότι εξετάσαμε αυτό το παράδειγμα λαμβάνοντας υπόψη την απουσία δυνάμεων τριβής, οι οποίες στην πραγματικότητα δρουν σε οποιοδήποτε σύστημα. Ας στραφούμε στους τύπους και να δούμε πώς γράφεται ο νόμος της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας:

Πρόσθετη εργασία 2

Το σώμα πέφτει ελεύθερα από ύψος. Προσδιορίστε σε ποιο ύψος η κινητική ενέργεια είναι ίση με το ένα τρίτο του δυναμικού ().

Ρύζι. 5. Εικονογράφηση για το πρόβλημα αρ. 2

Λύση:

Όταν ένα σώμα βρίσκεται σε ύψος, έχει δυνητική ενέργεια και μόνο δυναμικό. Αυτή η ενέργεια καθορίζεται από τον τύπο: . Αυτή θα είναι η συνολική ενέργεια του σώματος.

Όταν το σώμα αρχίζει να κινείται προς τα κάτω, η δυνητική ενέργεια μειώνεται, αλλά ταυτόχρονα αυξάνεται η κινητική ενέργεια. Στο ύψος που θα καθοριστεί, το σώμα θα έχει ήδη μια ορισμένη ταχύτητα V. Για το σημείο που αντιστοιχεί στο ύψος h, η κινητική ενέργεια έχει τη μορφή:

Η δυνητική ενέργεια σε αυτό το υψόμετρο θα υποδεικνύεται ως εξής: .

Σύμφωνα με το νόμο για τη διατήρηση της ενέργειας, διατηρούμε τη συνολική ενέργεια. Αυτή η ενέργεια παραμένει σταθερό. Για ένα σημείο, μπορούμε να γράψουμε την ακόλουθη αναλογία: (σύμφωνα με το Z.S.E.).

Υπενθυμίζοντας ότι η κινητική ενέργεια είναι, σύμφωνα με τη δήλωση προβλήματος, μπορούμε να γράψουμε τα εξής :.

Σημειώστε: η μάζα και η επιτάχυνση της βαρύτητας μειώνονται, μετά από απλούς μετασχηματισμούς παίρνουμε ότι το ύψος στο οποίο ικανοποιείται αυτή η αναλογία είναι.

Απάντηση:

Ένα παράδειγμα σχεδιασμού εργασιών 2.

Ρύζι. 6. Καταχώριση της λύσης στο πρόβλημα Νο. 2

Φανταστείτε ότι ένα σώμα σε ένα συγκεκριμένο πλαίσιο αναφοράς έχει κινητική και δυνητική ενέργεια. Εάν το σύστημα είναι κλειστό, τότε με οποιαδήποτε αλλαγή επήλθε αναδιανομή, μετατροπή ενός τύπου ενέργειας σε άλλο, αλλά η συνολική ενέργεια παραμένει η ίδια σε αξία (Εικ. 7).

Ρύζι. 7. Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας

Φανταστείτε μια κατάσταση όπου ένα αυτοκίνητο κινείται σε οριζόντιο δρόμο. Ο οδηγός σβήνει τον κινητήρα και συνεχίζει να οδηγεί με τον κινητήρα σβηστό. Τι συμβαίνει σε αυτήν την περίπτωση (εικ. 8);

Ρύζι. 8. Μετακίνηση οχήματος

Σε αυτή την περίπτωση, το αυτοκίνητο έχει κινητική ενέργεια. Ξέρεις όμως πολύ καλά ότι με την πάροδο του χρόνου το αυτοκίνητο θα σταματήσει. Πού πήγε η ενέργεια σε αυτή την περίπτωση; Εξάλλου, η πιθανή ενέργεια του σώματος σε αυτή την περίπτωση επίσης δεν άλλαξε, ήταν κάποιου είδους σταθερή αξία σε σχέση με τη Γη. Πώς προέκυψε η αλλαγή ενέργειας; Σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια χρησιμοποιήθηκε για να ξεπεραστούν οι δυνάμεις τριβής. Εάν η τριβή συμβεί σε ένα σύστημα, τότε επηρεάζει επίσης την ενέργεια αυτού του συστήματος. Ας δούμε πώς καταγράφεται η αλλαγή της ενέργειας σε αυτήν την περίπτωση.

Η ενέργεια αλλάζει και αυτή η ενεργειακή αλλαγή καθορίζεται από την εργασία ενάντια στη δύναμη τριβής. Μπορούμε να καθορίσουμε το έργο της δύναμης τριβής χρησιμοποιώντας τον τύπο, ο οποίος είναι γνωστός από την 7η τάξη (η δύναμη και η μετατόπιση είναι αντίθετες):

Έτσι, όταν μιλάμε για ενέργεια και εργασία, πρέπει να καταλάβουμε ότι κάθε φορά πρέπει να λαμβάνουμε υπόψη το γεγονός ότι μέρος της ενέργειας ξοδεύεται για την υπέρβαση των δυνάμεων τριβής. Γίνεται εργασία για να ξεπεραστούν οι δυνάμεις τριβής. Η εργασία είναι μια ποσότητα που χαρακτηρίζει την αλλαγή στην ενέργεια του σώματος.

Στο τέλος του μαθήματος, θα ήθελα να πω ότι η εργασία και η ενέργεια είναι εγγενώς συνδεδεμένα μεγέθη μέσω των δυνάμεων δράσης.

Πρόσθετος Στόχος 3

Δύο σώματα - ένα μπλοκ μάζας και μια σφαίρα μάζας πλαστελίνης - κινούνται το ένα προς το άλλο με τις ίδιες ταχύτητες (). Μετά τη σύγκρουση, η μπάλα πλαστελίνης κόλλησε στη ράβδο, τα δύο σώματα συνεχίζουν να κινούνται μαζί. Καθορίστε πόσο από τη μηχανική ενέργεια έχει μετατραπεί σε εσωτερική ενέργεια αυτών των σωμάτων, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι η μάζα της ράβδου είναι 3 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα της μπάλας πλαστελίνης ().

Λύση:

Η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια μπορεί να υποδειχθεί. Όπως γνωρίζετε, υπάρχουν διάφοροι τύποι ενέργειας. Εκτός από τη μηχανική ενέργεια, υπάρχει επίσης θερμική, εσωτερική ενέργεια.

Κεφ.2-3, §9-11

Σχέδιο διάλεξης

Δουλειά και δύναμη

Νόμος για τη διατήρηση της ώθησης.

Ενέργεια. Δυνητικές και κινητικές ενέργειες. Νόμος για τη διατήρηση της ενέργειας.

1. Δουλειά και δύναμη

Όταν ένα σώμα κινείται κάτω από τη δράση μιας συγκεκριμένης δύναμης, τότε η δράση της δύναμης χαρακτηρίζεται από μια ποσότητα που ονομάζεται μηχανική εργασία.

Μηχανική εργασία- το μέτρο της δράσης της δύναμης, με αποτέλεσμα να κινούνται τα σώματα.

Συνεχής εργασία με δύναμη.Εάν το σώμα κινείται ευθύγραμμα κάτω από τη δράση μιας σταθερής δύναμης κάνοντας κάποια γωνία  με την κατεύθυνση της μετατόπισης (Εικ. 1), το έργο είναι ίσο με το γινόμενο αυτής της δύναμης από την μετατόπιση του σημείου εφαρμογής της δύναμης και από το συνημίτονο της γωνίας  μεταξύ των διανυσμάτων και ή εργασία είναι ίση με το κλιμακωτό γινόμενο του διανύσματος δύναμης από το διάνυσμα μετατόπισης:

Μεταβλητή εργασία δύναμης.Για να βρεθεί εργασία με μεταβλητή δύναμη, η διαδρομή που διανύθηκε χωρίζεται σε μεγάλο αριθμό μικρών τμημάτων έτσι ώστε να μπορούν να θεωρηθούν ευθύγραμμα και η δύναμη που ασκείται σε οποιοδήποτε σημείο αυτού του τμήματος είναι σταθερή.

Η στοιχειώδης εργασία (δηλ. Η εργασία σε ένα στοιχειώδες τμήμα) είναι ίση και όλη η εργασία μεταβλητής δύναμης σε ολόκληρη τη διαδρομή S βρίσκεται με την ενσωμάτωση :.

Ως παράδειγμα της εργασίας μιας μεταβλητής δύναμης, σκεφτείτε το έργο που εκτελείται όταν ένα ελατήριο παραμορφώνεται (τεντώνεται) υπακούοντας στο νόμο του Χουκ.

Εάν η αρχική παραμόρφωση x 1 = 0, τότε.

Όταν το ελατήριο συμπιέζεται, γίνεται η ίδια δουλειά.

σολ Μια ραφική αναπαράσταση του έργου (Εικ. 3).

Στα γραφήματα, το έργο είναι αριθμητικά ίσο με την περιοχή των σκιασμένων σχημάτων.

Για να χαρακτηριστεί η ταχύτητα της εργασίας, εισάγεται η έννοια της δύναμης.

Η ισχύς μιας σταθερής δύναμης είναι αριθμητικά ίση με το έργο που εκτελεί αυτή η δύναμη ανά μονάδα χρόνου.

1 W είναι η δύναμη της δύναμης που εκτελεί 1 J εργασίας σε 1 s.

Στην περίπτωση της μεταβλητής ισχύος (για μικρές ίσες χρονικές περιόδους, εκτελείται διαφορετική εργασία), εισάγεται η έννοια της στιγμιαίας ισχύος:

όπου
την ταχύτητα του σημείου εφαρμογής της δύναμης.

Οτι. η ισχύς είναι ίση με το κλιμακωτό γινόμενο δύναμης και ταχύτητας σημεία εφαρμογής του.

Επειδή

2. Νόμος διατήρησης της ορμής.

Ένα μηχανικό σύστημα είναι μια συλλογή σωμάτων που επιλέγονται για εξέταση. Τα σώματα που σχηματίζουν ένα μηχανικό σύστημα μπορούν να αλληλεπιδρούν τόσο μεταξύ τους όσο και με σώματα που δεν ανήκουν σε αυτό το σύστημα. Σύμφωνα με αυτό, οι δυνάμεις που δρουν στα σώματα του συστήματος υποδιαιρούνται σε εσωτερικές και εξωτερικές.

Εσωτερικόςοι δυνάμεις με τις οποίες τα σώματα του συστήματος αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ονομάζονται

Εξωτερικόςοι δυνάμεις που προκαλούνται από τη δράση σωμάτων που δεν ανήκουν σε αυτό το σύστημα ονομάζονται.

Κλειστό(ή απομονωμένο) είναι ένα σύστημα σωμάτων πάνω στα οποία δεν δρουν εξωτερικές δυνάμεις.

Για κλειστά συστήματα, τρία φυσικά μεγέθη παραμένουν αμετάβλητα (διατηρούνται): ενέργεια, ορμή και γωνιακή ορμή. Σύμφωνα με αυτό, υπάρχουν τρεις νόμοι διατήρησης: ενέργεια, ορμή, γωνιακή ορμή.

Εξετάστε ένα σύστημα που αποτελείται από 3 σώματα, οι παρορμήσεις των οποίων
και στις οποίες δρουν εξωτερικές δυνάμεις (Εικ. 4). Σύμφωνα με τον νόμο του Νεύτωνα 3, οι εσωτερικές δυνάμεις είναι ζευγάρια ίσες και αντίθετα κατευθυνόμενες:

Εσωτερικές δυνάμεις:

Ας γράψουμε τη βασική εξίσωση της δυναμικής για καθένα από αυτά τα σώματα και προσθέτουμε αυτές τις εξισώσεις κατά λέξη

Για Ν σώματα:

.

Το άθροισμα των παλμών των σωμάτων που αποτελούν το μηχανικό σύστημα ονομάζεται ώθηση του συστήματος:

Έτσι, η χρονική παράγωγη της ώθησης ενός μηχανικού συστήματος είναι ίση με το γεωμετρικό άθροισμα των εξωτερικών δυνάμεων που ασκούνται στο σύστημα,

Για κλειστό σύστημα
.

Νόμος για τη διατήρηση της ορμής: η ώθηση του κλειστού συστήματος υλικών σημείων παραμένει σταθερή.

Αυτός ο νόμος συνεπάγεται το αναπόφευκτο της ανάκρουσης κατά τη βολή από οποιοδήποτε όπλο. Μια σφαίρα ή βλήμα τη στιγμή της βολής δέχεται ώθηση κατευθυνόμενη προς μία κατεύθυνση και ένα τουφέκι ή όπλο δέχεται ώθηση κατευθυνόμενη προς την αντίθετη κατεύθυνση. Για να μειωθεί αυτό το αποτέλεσμα, χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές αντι-ανάκρουσης, στις οποίες η κινητική ενέργεια του εργαλείου μετατρέπεται σε δυνητική ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης και σε εσωτερική ενέργεια της συσκευής ανάκρουσης.

Ο νόμος της διατήρησης της ορμής βασίζεται στην κίνηση των πλοίων (υποβρύχια) με τη βοήθεια τροχών και προπέλων, καθώς και κινητήρων εκτόξευσης νερού (η αντλία απορροφά θαλασσινό νερό και το ρίχνει προς τα κάτω). Σε αυτή την περίπτωση, μια ορισμένη ποσότητα νερού πετάγεται πίσω, παίρνοντας μαζί του μια ορισμένη ώθηση και το δοχείο αποκτά την ίδια ώθηση κατευθυνόμενη προς τα εμπρός. Ο ίδιος νόμος βασίζεται στην προώθηση jet.

Απόλυτα ανελαστικό χτύπημα- σύγκρουση δύο σωμάτων, ως αποτέλεσμα της οποίας τα σώματα ενώνονται, κινούνται περαιτέρω ως σύνολο. Με μια τέτοια πρόσκρουση, η μηχανική ενέργεια μεταφέρεται μερικώς ή πλήρως στην εσωτερική ενέργεια των συγκρουόμενων σωμάτων, δηλ. ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας δεν πληρούται, πληρούται μόνο ο νόμος της διατήρησης της ορμής.

,

Η θεωρία των απολύτως ελαστικών και απολύτως ανελαστικών κρούσεων χρησιμοποιείται στη θεωρητική μηχανική για τον υπολογισμό των τάσεων και των παραμορφώσεων που προκαλούνται στα σώματα από τις δυνάμεις κρούσης. Κατά την επίλυση πολλών προβλημάτων, ο αντίκτυπος βασίζεται συχνά στα αποτελέσματα διαφόρων δοκιμών πάγκου, αναλύοντας και γενικεύοντάς τα. Η θεωρία των επιπτώσεων χρησιμοποιείται ευρέως σε υπολογισμούς εκρηκτικών διαδικασιών. χρησιμοποιείται στη στοιχειώδη φυσική σωματιδίων στον υπολογισμό των συγκρούσεων πυρήνων, στη σύλληψη σωματιδίων από πυρήνες και σε άλλες διεργασίες.

Μεγάλη συμβολή στη θεωρία των επιπτώσεων είχε ο Ρώσος ακαδημαϊκός Y.B. Zeldovich, ο οποίος, ενώ ανέπτυξε τα φυσικά θεμέλια των βαλλιστικών πυραύλων στη δεκαετία του 1930, έλυσε το πολύπλοκο πρόβλημα της πρόσκρουσης σε ένα σώμα που πετούσε με μεγάλη ταχύτητα στην επιφάνεια του μέσου.

Σε όλα τα φαινόμενα που συμβαίνουν στη φύση, η ενέργεια δεν αναδύεται ούτε εξαφανίζεται. Μετατρέπεται μόνο από τον ένα τύπο στον άλλο, ενώ διατηρείται η σημασία του.

Νόμος για τη διατήρηση της ενέργειας- ο θεμελιώδης νόμος της φύσης, ο οποίος συνίσταται στο ότι για ένα απομονωμένο φυσικό σύστημα μπορεί να εισαχθεί μια κλιμακωτή φυσική ποσότητα, η οποία είναι συνάρτηση των παραμέτρων του συστήματος και ονομάζεται ενέργεια, η οποία διατηρείται με την πάροδο του χρόνου. Δεδομένου ότι ο νόμος διατήρησης της ενέργειας δεν αναφέρεται σε συγκεκριμένα μεγέθη και φαινόμενα, αλλά αντικατοπτρίζει μια γενική, εφαρμόσιμη παντού και πάντα, κανονικότητα, τότε μπορεί να ονομαστεί όχι νόμος, αλλά αρχή διατήρησης της ενέργειας.

Νόμος για τη διατήρηση της ενέργειας

Στην ηλεκτροδυναμική, ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας διατυπώνεται ιστορικά με τη μορφή του θεωρήματος του Poiting.

Η μεταβολή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας, που περιέχεται σε έναν ορισμένο όγκο, σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα είναι ίση με τη ροή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας μέσω της επιφάνειας που οριοθετεί έναν δεδομένο όγκο και την ποσότητα θερμικής ενέργειας που απελευθερώνεται σε έναν δεδομένο όγκο, λαμβανόμενη με το αντίθετο σημάδι.

$ \ frac (d) (dt) \ int_ (V) \ omega_ (em) dV = - \ oint _ (\ partial V) \ vec (S) d \ vec (\ sigma) - \ int_V \ vec (j) \ cdot \ vec (E) dV $

Ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο έχει ενέργεια που κατανέμεται στο χώρο που καταλαμβάνει το πεδίο. Όταν αλλάζουν τα χαρακτηριστικά του πεδίου, αλλάζει και η κατανομή της ενέργειας. Ρέει από τη μια περιοχή του χώρου στην άλλη, περνώντας πιθανώς σε άλλες μορφές. Νόμος για τη διατήρηση της ενέργειαςγια το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο είναι συνέπεια των εξισώσεων πεδίου.

Μέσα σε κάποια κλειστή επιφάνεια ΜΙΚΡΟ,περιορίζοντας τον χώρο Vπου καταλαμβάνεται από το πεδίο περιέχει ενέργεια W- η ενέργεια του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου:

W =Σ(εε 0 Ε ι 2/2 +μμ 0 H i 2/2)ΔV i.

Εάν υπάρχουν ρεύματα σε αυτόν τον όγκο, τότε το ηλεκτρικό πεδίο εκτελεί εργασίες στα κινούμενα φορτία, ανά μονάδα χρόνου ίσο με

Ν =Σ Εγώj̅ i × E̅ i. ΔV i.

Αυτή είναι η ποσότητα ενέργειας πεδίου που μετατρέπεται σε άλλες μορφές. Από τις εξισώσεις του Μάξγουελ προκύπτει ότι

ΔW + NΔt = -Δt∮ μικρόS̅ × n̅. dA,

όπου ΔW- μεταβολή της ενέργειας του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στον εξεταζόμενο όγκο με την πάροδο του χρόνου Δt,και διάνυσμα ΜΙΚΡΟ = ΜΙ × H̅που ονομάζεται Poynting διάνυσμα.

Αυτό είναι νόμος διατήρησης ενέργειας στην ηλεκτροδυναμική.

Μέσα από μια μικρή περιοχή ΔAμε κανονικό διάνυσμα μονάδας όχιανά μονάδα χρόνου προς την κατεύθυνση του διανύσματος όχιροές ενέργειας ΜΙΚΡΟ × όχιΔA,όπου ΜΙΚΡΟ- νόημα Διανύσματα πόινγκεντός του ιστότοπου. Το άθροισμα αυτών των ποσοτήτων σε όλα τα στοιχεία της κλειστής επιφάνειας (που υποδηλώνεται με το αναπόσπαστο πρόσημο) στη δεξιά πλευρά της ισότητας είναι η ενέργεια που ρέει από τον όγκο που οριοθετείται από την επιφάνεια ανά μονάδα χρόνου (εάν αυτή η ποσότητα είναι αρνητική , τότε η ενέργεια ρέει στον όγκο). Poynting διάνυσμακαθορίζει την ενεργειακή ροή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μέσω της περιοχής, είναι μη μηδενική παντού όπου το διάνυσμα του προϊόντος των διανυσμάτων των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων είναι μηδενικό.

Τρεις κύριοι τομείς πρακτικής εφαρμογής του ηλεκτρισμού μπορούν να διακριθούν: μετάδοση και μετατροπή πληροφοριών (ραδιόφωνο, τηλεόραση, υπολογιστές), μετάδοση ώσης και γωνιακής ορμής (ηλεκτρικοί κινητήρες), μετασχηματισμός και μετάδοση ενέργειας (ηλεκτρικές γεννήτριες και γραμμές ισχύος). Τόσο η ορμή όσο και η ενέργεια μεταφέρονται από το πεδίο σε κενό χώρο, η παρουσία ενός μέσου οδηγεί μόνο σε απώλειες. Η ενέργεια δεν μεταδίδεται μέσω των καλωδίων! Σύρματα με ρεύμα χρειάζονται για να σχηματίσουν ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία τέτοιας διαμόρφωσης έτσι ώστε η ροή ενέργειας, που καθορίζεται από τα διανύσματα Poynting σε όλα τα σημεία του διαστήματος, να κατευθύνεται από την πηγή ενέργειας στον καταναλωτή. Η ενέργεια μπορεί να μεταδοθεί χωρίς καλώδια, στη συνέχεια μεταφέρεται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα. (Η εσωτερική ενέργεια του theλιου μειώνεται, παρασύρεται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα, κυρίως από το φως. Χάρη σε μέρος αυτής της ενέργειας, υποστηρίζεται η ζωή στη Γη.)

Νόμος για τη διατήρηση της ενέργειας

Στη μηχανική, ο νόμος διατήρησης της ενέργειας δηλώνει ότι σε ένα κλειστό σύστημα σωματιδίων, η συνολική ενέργεια, η οποία είναι το άθροισμα της κινητικής και της δυνητικής ενέργειας και δεν εξαρτάται από το χρόνο, είναι δηλαδή το αναπόσπαστο στοιχείο της κίνησης. Ο νόμος για τη διατήρηση της ενέργειας ισχύει μόνο για κλειστά συστήματα, δηλαδή απουσία εξωτερικών πεδίων ή αλληλεπιδράσεων.

Οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ σωμάτων για τις οποίες ικανοποιείται ο νόμος διατήρησης της μηχανικής ενέργειας ονομάζονται συντηρητικές δυνάμεις. Ο νόμος της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας δεν πληρούται για τις δυνάμεις τριβής, αφού παρουσία δυνάμεων τριβής, η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια.

Μαθηματική διατύπωση

Η εξέλιξη ενός μηχανικού συστήματος υλικών σημείων με μάζες \ (m_i \) σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα ικανοποιεί το σύστημα των εξισώσεων

\ [m_i \ dot (\ mathbf (v) _i) = \ mathbf (F) _i \]

όπου
\ (\ mathbf (v) _i \) είναι οι ταχύτητες των υλικών σημείων και \ (\ mathbf (F) _i \) είναι οι δυνάμεις που δρουν σε αυτά τα σημεία.

Εάν οι δυνάμεις παρουσιάζονται ως το άθροισμα των δυνητικών δυνάμεων \ (\ mathbf (F) _i ^ p \) και των μη δυνητικών δυνάμεων \ (\ mathbf (F) _i ^ d \), και οι δυνητικές δυνάμεις γράφονται ως

\ [\ mathbf (F) _i ^ p = - \ nabla_i U (\ mathbf (r) _1, \ mathbf (r) _2, \ ldots \ mathbf (r) _N) \]

Στη συνέχεια, πολλαπλασιάζοντας όλες τις εξισώσεις με \ (\ mathbf (v) _i \), μπορείτε να πάρετε

\ [\ frac (d) (dt) \ sum_i \ frac (mv_i ^ 2) (2) = - \ sum_i \ frac (d \ mathbf (r) _i) (dt) \ cdot \ nabla_i U (\ mathbf (r ) _1, \ mathbf (r) _2, \ ldots \ mathbf (r) _N) + \ sum_i \ frac (d \ mathbf (r) _i) (dt) \ cdot \ mathbf (F) _i ^ d \]

Το πρώτο άθροισμα στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης δεν είναι παρά παράγωγο χρόνου μιας σύνθετης συνάρτησης, και ως εκ τούτου, αν εισάγουμε τη συμβολή

\ [E = \ sum_i \ frac (mv_i ^ 2) (2) + U (\ mathbf (r) _1, \ mathbf (r) _2, \ ldots \ mathbf (r) _N) \]

και καλέστε αυτήν την τιμή μηχανική ενέργεια, τότε, ενσωματώνοντας τις εξισώσεις από το χρόνο t = 0 στο χρόνο t, μπορούμε να λάβουμε

\ [E (t) - E (0) = \ int_L \ mathbf (F) _i ^ d \ cdot d \ mathbf (r) _i \]

όπου η ολοκλήρωση πραγματοποιείται κατά μήκος των τροχιών των υλικών σημείων.

Έτσι, η μεταβολή της μηχανικής ενέργειας ενός συστήματος υλικών σημείων με το χρόνο είναι ίση με το έργο μη δυνάμεων δυνάμεων.

Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας στη μηχανική πληρούται μόνο για συστήματα στα οποία όλες οι δυνάμεις είναι δυνητικές.

Η Javascript είναι απενεργοποιημένη στον browser σας.
Για να κάνετε υπολογισμούς, πρέπει να ενεργοποιήσετε τα στοιχεία ελέγχου ActiveX!

Η δυνητική ενέργεια είναι μάλλον μια αφηρημένη ποσότητα, γιατί κάθε αντικείμενο που έχει ένα συγκεκριμένο ύψος πάνω από την επιφάνεια της Γης θα έχει ήδη ένα ορισμένο ποσό δυνητικής ενέργειας. Υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας την ταχύτητα της ελεύθερης πτώσης με το ύψος πάνω από τη Γη και επίσης με τη μάζα. Εάν το σώμα κινείται, μπορούμε να μιλήσουμε για την παρουσία κινητικής ενέργειας.

Τύπος και περιγραφή του νόμου

Το αποτέλεσμα της προσθήκης κινητικής και δυνητικής ενέργειας σε ένα σύστημα κλειστό από εξωτερική επιρροή, τα μέρη του οποίου αλληλεπιδρούν λόγω των δυνάμεων της ελαστικότητας και της βαρύτητας, δεν αλλάζει - έτσι ακούγεται ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας στην κλασική μηχανική. Ο τύπος αυτού του νόμου μοιάζει με αυτόν: Ek1 + En1 = Ek2 + En2. Εδώ το Ek1 είναι η κινητική ενέργεια ενός συγκεκριμένου φυσικού σώματος σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή και το En1 είναι δυνητικό. Το ίδιο ισχύει για το Ek2 και το En2, αλλά ήδη στο επόμενο χρονικό διάστημα. Αλλά αυτός ο νόμος ισχύει μόνο εάν το σύστημα στο οποίο λειτουργεί είναι κλειστό (ή συντηρητικό). Αυτό υποδηλώνει ότι η τιμή της συνολικής μηχανικής ενέργειας δεν αλλάζει όταν στο σύστημα λειτουργούν μόνο συντηρητικές δυνάμεις. Όταν μπαίνουν στο παιχνίδι μη συντηρητικές δυνάμεις, κάποια ενέργεια μεταβάλλεται σε άλλες μορφές. Τέτοια συστήματα ονομάζονται συστήματα διασποράς. Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας λειτουργεί όταν δυνάμεις από το εξωτερικό δεν δρουν στο σώμα με κανέναν τρόπο.

Ένα παράδειγμα εκδήλωσης του νόμου

Ένα από τα τυπικά παραδείγματα που απεικονίζουν τον περιγραφόμενο νόμο είναι ένα πείραμα με μια μπάλα από χάλυβα, η οποία πέφτει σε μια πλάκα της ίδιας ουσίας ή σε μια γυάλινη πλάκα, αναπηδώντας από αυτήν στο ίδιο περίπου ύψος όπου ήταν πριν από τη στιγμή της πτώσης. Αυτό το αποτέλεσμα επιτυγχάνεται λόγω του γεγονότος ότι όταν το αντικείμενο κινείται, η ενέργεια μετατρέπεται αρκετές φορές. Αρχικά, η τιμή της δυνητικής ενέργειας αρχίζει να μηδενίζει, ενώ η κινητική ενέργεια αυξάνεται, αλλά μετά τη σύγκρουση γίνεται η δυνητική ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης της σφαίρας.

Αυτό συνεχίζεται μέχρι τη στιγμή που το αντικείμενο σταματά εντελώς, στην οποία ξεκινά την ανοδική του κίνηση λόγω των ελαστικών δυνάμεων παραμόρφωσης τόσο της πλάκας όσο και του πεσμένου αντικειμένου. Αλλά σε αυτή την περίπτωση η δυνητική ενέργεια της βαρύτητας μπαίνει στο παιχνίδι. Δεδομένου ότι η μπάλα είναι περίπου το ίδιο ύψος από το οποίο έπεσε, η κινητική ενέργεια σε αυτήν είναι η ίδια. Επιπλέον, το άθροισμα όλων των ενεργειών που δρουν σε ένα κινούμενο αντικείμενο παραμένει το ίδιο κατά τη διάρκεια όλης της περιγραφόμενης διαδικασίας, επιβεβαιώνοντας τον νόμο διατήρησης της συνολικής μηχανικής ενέργειας.

Ελαστική παραμόρφωση - τι είναι;

Για να κατανοήσουμε πλήρως το παραπάνω παράδειγμα, αξίζει να κατανοήσουμε λεπτομερέστερα ποια είναι η δυνητική ενέργεια ενός ελαστικού σώματος - αυτή η έννοια σημαίνει κατοχή ελαστικότητας, η οποία επιτρέπει, όταν όλα τα μέρη αυτού του συστήματος παραμορφώνονται, να επιστρέψουν μια κατάσταση ανάπαυσης, κάνοντας κάποια εργασία στα σώματα με τα οποία το φυσικό αντικείμενο. Το έργο των ελαστικών δυνάμεων δεν επηρεάζεται από το σχήμα της τροχιάς της κίνησης, καθώς η εργασία που γίνεται λόγω αυτών εξαρτάται μόνο από τη θέση του σώματος στην αρχή και στο τέλος της κίνησης.

Όταν εργάζονται εξωτερικές δυνάμεις

Αλλά ο νόμος διατήρησης δεν ισχύει για πραγματικές διαδικασίες στις οποίες εμπλέκεται η δύναμη τριβής. Ένα παράδειγμα είναι ένα αντικείμενο που πέφτει στο έδαφος. Κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης, η κινητική ενέργεια και η δύναμη έλξης αυξάνονται. Αυτή η διαδικασία δεν εντάσσεται στο πλαίσιο της μηχανικής, καθώς λόγω της αυξανόμενης αντίστασης, η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται. Από τα παραπάνω, προκύπτει ότι ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας στη μηχανική έχει σοβαρούς περιορισμούς.

Θερμοδυναμική

Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής λέει: η διαφορά μεταξύ της ποσότητας θερμότητας που συσσωρεύεται λόγω εργασίας σε εξωτερικά αντικείμενα είναι ίση με την αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια ενός δεδομένου μη συντηρητικού θερμοδυναμικού συστήματος.

Αλλά αυτή η δήλωση διατυπώνεται συχνότερα με διαφορετική μορφή: η ποσότητα θερμότητας που λαμβάνεται από ένα θερμοδυναμικό σύστημα δαπανάται σε εργασίες που εκτελούνται σε αντικείμενα εκτός του συστήματος, καθώς και στην αλλαγή της ποσότητας ενέργειας μέσα στο σύστημα. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, δεν μπορεί να εξαφανιστεί, μετατρέποντας από τη μια μορφή στην άλλη. Από αυτό προκύπτει ότι η δημιουργία μιας μηχανής που δεν καταναλώνει ενέργεια (η λεγόμενη μηχανή αιώνιας κίνησης) είναι αδύνατη, αφού το σύστημα θα χρειαστεί ενέργεια από έξω. Αλλά πολλοί προσπαθούσαν επίμονα να το δημιουργήσουν, χωρίς να λαμβάνουν υπόψη τον νόμο της διατήρησης της ενέργειας.

Ένα παράδειγμα της εκδήλωσης του νόμου διατήρησης στη θερμοδυναμική

Τα πειράματα δείχνουν ότι οι θερμοδυναμικές διεργασίες δεν μπορούν να αντιστραφούν. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η επαφή σωμάτων με διαφορετικές θερμοκρασίες, στις οποίες το θερμότερο θα εκπέμπει θερμότητα και το δεύτερο θα το λάβει. Η αντίστροφη διαδικασία είναι καταρχήν αδύνατη. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η μετάβαση αερίου από το ένα μέρος του δοχείου στο άλλο μετά το άνοιγμα ενός διαχωριστικού μεταξύ τους, με την προϋπόθεση ότι το δεύτερο μέρος είναι κενό. Η ουσία σε αυτή την περίπτωση δεν θα αρχίσει ποτέ να κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση αυθόρμητα. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι κάθε θερμοδυναμικό σύστημα τείνει σε κατάσταση ηρεμίας, στην οποία τα επιμέρους μέρη του βρίσκονται σε ισορροπία και έχουν την ίδια θερμοκρασία και πίεση.

Υδροδυναμική

Η εφαρμογή του νόμου διατήρησης στις υδροδυναμικές διεργασίες εκφράζεται με την αρχή που περιγράφει ο Bernoulli. Ακούγεται έτσι: το άθροισμα της πίεσης τόσο της κιναισθητικής όσο και της δυνητικής ενέργειας ανά μονάδα όγκου είναι το ίδιο σε οποιοδήποτε σημείο της ροής ενός υγρού ή αερίου. Αυτό σημαίνει ότι για τη μέτρηση του ρυθμού ροής, αρκεί η μέτρηση της πίεσης σε δύο σημεία. Αυτό γίνεται, κατά κανόνα, με μανόμετρο. Αλλά ο νόμος του Bernoulli ισχύει μόνο εάν το υπό εξέταση υγρό έχει ιξώδες ίσο με το μηδέν. Για να περιγραφεί η ροή των πραγματικών ρευστών, χρησιμοποιείται το ολοκλήρωμα Bernoulli, το οποίο περιλαμβάνει την προσθήκη όρων που λαμβάνουν υπόψη την αντίσταση.

Ηλεκτροδυναμική

Κατά την ηλεκτρισμό δύο σωμάτων, ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε αυτά παραμένει αμετάβλητος, γι 'αυτό το θετικό φορτίο του ενός σώματος είναι ίσο σε μέγεθος με το αρνητικό φορτίο του άλλου. Έτσι, ο νόμος διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου λέει ότι σε ένα ηλεκτρικά απομονωμένο σύστημα, το άθροισμα των φορτίων των σωμάτων του δεν αλλάζει. Αυτή η δήλωση ισχύει επίσης όταν τα φορτισμένα σωματίδια υφίστανται μετασχηματισμούς. Έτσι, όταν συγκρούονται 2 ουδέτερα φορτισμένα σωματίδια, το άθροισμα των φορτίων τους παραμένει ίσο με το μηδέν, αφού εμφανίζεται ένα θετικά φορτισμένο μαζί με ένα αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο.

συμπέρασμα

Ο νόμος της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας, της ορμής και της ορμής είναι θεμελιώδεις φυσικοί νόμοι που σχετίζονται με την ομοιογένεια του χρόνου και την ισοτροπία του. Δεν περιορίζονται από το πλαίσιο της μηχανικής και ισχύουν τόσο για διαδικασίες που συμβαίνουν στο διάστημα όσο και για κβαντικά φαινόμενα. Οι νόμοι διατήρησης καθιστούν δυνατή τη λήψη δεδομένων για διάφορες μηχανικές διεργασίες χωρίς να τις μελετήσουμε χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις της κίνησης. Εάν κάποια διαδικασία θεωρητικά αγνοεί αυτές τις αρχές, τότε δεν έχει νόημα να διεξάγουμε πειράματα σε αυτή την περίπτωση, καθώς θα είναι αναποτελεσματικά.