 |
|
Закон збереження і перетворення енергії в механіці.
Зміну кінетичної енергії системи тіл зумовлено роботою всіх сил, що діють на систему: і консервативних сил і неконсервативних.
(1)
- алгебраїчна сума робіт всіх консервативних сил, що діють в системі.
- аналогічно, сума неконсервативних сил.
Робота виконана консервативними силами визначається співвідношенням
(2)
Система
 |
Підставивши (2) в (1), отримаємо
- повна механічна енергія системи в стані ІІ.
- повна механічна енергія системи в стані І.
Або
(3)
- повна механічна енергія системи в початковому стані.
- повна механічна енергія системи в кінцевому стані.
Отже, перетворення повної механічної енергії системи при її переході з одного механічного стану в інший дорівнює роботі всіх неконсервативних сил, що діють на тіла в системі в процесі цього переходу.
Це твердження – формулювання закону перетворення механічної енергії.
Робота, виконувана неконсервативними силами, завжди характеризує, чи перетворення механічної енергії в інші види, чи навпаки, перетворення не механічних видів енергії в механічну.
Наприклад:
Робота сил тертя характеризує перетворення механічної енергії в внутрішню.
Робота, яку виконує газ при розширенні характеризує перетворення внутрішньої енергії в механічну.
Таким чином, робота є міра перетворення одного виду енергії в іншій – це фізичний зміст роботи.
Закон збереження механічної енергії є окремим випадком загального закону збереження енергії і виконується якщо система:
a) Замкнута.
b) Консервативна.
Умова (а) означає, що на систему не діють зовнішні неконсервативні сили і тому система не обмінюється рухом(енергією) із зовнішнім середовищем.
Умова (b) означає, що в системі не діють внутрішні неконсервативні сили і тому внутрішня енергія системи не перетворюється в інші види.
Будь-яка механічна система буде консервативною, якщо зовнішні сили не змінюються з часом і потенціальні, а всі внутрішні сили також потенціальні.
Отже, якщо 
, і 
, тоді
(4) - закон збереження повної механічної енергії.
Повна механічна енергія замкнутої консервативної системи є величина постійна.
Закон збереження енергії не залежить від виду траєкторії та характеру діючих сил.
Закон збереження і перетворення енергії – загальний закон природи, у відповідності з яким енергія будь-якої замкнутої системи при всіх процесах, що проходять в системі, залишається незмінною(зберігається). При цьому енергія може тільки перетворюватися із однієї форми в іншу і перерозподілятися між частинами системи. Для незамкнутої системи збільшення(зменшення) її енергії дорівнює зменшенню(збільшенню) енергії взаємодіючих з нею тіл і фізичних полів.
Збереження енергії в замкнутій системі пов’язано в однорідністю часу. Однорідність часу полягає в тому, що всі явища в замкнутій системі за однакових початкових умов будуть протікати однаково незалежно від того, в який момент часу ці початкові умови створені.