Universitatea Tehnică de Stat Lipetsk, pinten energia nical și potențialul

11.Kineticheskaya și energie potențială. Legea conservării energiei.

Potential de energie - o cantitate fizică scalară. care caracterizează capacitatea unui anumit corp (sau un punct material) pentru a efectua lucrările datorită amplasării sale în domeniul forțelor. O altă definiție a energiei potențiale - este o funcție de coordonate, care este un termen în Lagrangianului sistemului și care descrie interacțiunea dintre componentele sistemului [1]. Termenul „energie potențială“ a fost introdus în inginerul scoțian din secolul al XIX-lea și fizician William Rankine.

Unitatea de măsură a energiei în SI este Joule.

Energia potențială se presupune a fi zero pentru anumite configurații ale corpurilor în spațiu, a căror alegere este determinată de comoditatea de calcule. Procesul de selectare a acestei configurații se numește potențial de normalizare a energiei.

Determinarea corectă a energiei potențiale poate fi dat numai într-un câmp de forță a cărui funcționare depinde numai de poziția inițială și finală a corpului, dar nu pe calea mișcării sale. Aceste forțe sunt numite conservatoare.

De asemenea, energia potențială este o caracteristică a interacțiunii mai multor organisme sau organism și câmpuri.

Orice sistem fizic tinde la starea cu potențialul cel mai scăzut de energie.

Energia potențială elastică caracterizează interacțiunea dintre o parte a corpului.

Energia potențială a câmpului gravitațional al Pământului în apropierea suprafeței de aproximativ exprimată prin formula:

unde Ep - potențialul energetic al organismului, m - masa corporala, g - accelerația gravitațională. h - poziția pe înălțime a centrului de masă al nivelului zero, ales arbitrar.

Mai precis, energia cinetică este diferența dintre energia totală a sistemului și energia sa de repaus; Astfel, energia cinetică a - o parte din energia totală datorată mișcării.

Să considerăm un sistem format dintr-o singură particulă, și scrie ecuația de mișcare:

- există rezultanta tuturor forțelor. care acționează asupra organismului. Ecuația se multiplica scalar pentru deplasarea particulelor. Având în vedere că. obținem:

În cazul în care sistemul este închis. adică. atunci. și valoarea

rămâne constantă. Această valoare este numită energia cinetică a particulei. Dacă sistemul este izolat, energia cinetică este o parte integrantă a mișcării.

Pentru un corp absolut solid energia cinetică totală poate fi scris ca suma energiei cinetice a translațională și a mișcării de rotație:

Legea conservării energiei.

Legea conservării energiei - o lege fundamentală a naturii, stabilită empiric și care constă în faptul că energia izolat (închis) a sistemului fizic se menține în timp. Cu alte cuvinte, energia nu poate ieși din nimic și nu poate să dispară la nicăieri, se poate muta doar de la o formă la alta.

Dintr-un punct de vedere fundamental, conform Noether teoremă. lege de conservare a energiei este o consecință a timpului omogenitate și, în acest sens este universal, care este inerentă în sistemul de natură fizică diversă. Cu alte cuvinte, pentru orice sistem închis dat, indiferent de natura sa poate determina o anumită valoare numită energia care va fi menținută în timp. În același timp, punerea în aplicare a prezentei legi de conservare în fiecare sistem special, justificat în mod specific subordonarea acestui sistem este legile sale specifice ale dinamicii, în general, să fie diferite pentru diferite sisteme.

Cu toate acestea, în diferite ramuri ale fizicii, din motive istorice, legea de conservare a energiei este formulată în mod diferit, în acest context se referă la conservarea diferitelor tipuri de energie. De exemplu, in termodinamica, legea de conservare a energiei este exprimat sub forma primei legi a termodinamicii.

Deoarece legea de conservare a energiei nu se referă la valori și fenomene specifice, și reflectă generale, aplicabile peste tot și întotdeauna, modelul, mai exacte nu este numirea legii. și principiul conservării energiei.

Din punct de vedere matematic, legea de conservare a energiei este echivalent cu a spune că sistemul de ecuații diferențiale. care descrie dinamica sistemului fizic are o primă mișcare integrală legată de simetria ecuațiilor în trecerea timpului.

Sensul fundamental al legii

Conform teoremei lui Noether fiecare lege de conservare este asociată cu o anumită simetrie de ecuații care descriu sistemul. În special, legea conservării energiei este echivalentă cu omogenitatea timpului. Aceasta este, indiferent de toate legile care descriu sistemul din momentul în care este considerat sistemul.

Concluzia acestei afirmații poate fi produs, de exemplu, pe baza unui formalismul Lagrangian [1]. În cazul în care timpul este omogen, atunci funcția Lagrange. descrie un sistem nu depinde în mod explicit la timp, atât de plin de derivatul său în raport cu timpul este după cum urmează:

Aici - funcția Lagrange, - coordonatele și prima și a doua derivații lor generalizată în raport cu timpul, respectiv. Folosind ecuațiile Lagrange. înlocuiesc derivatele pe expresia:

Rescriem ultima expresie în forma

Suma în paranteze, prin definiție, se numește energia sistemului și din cauza dispariția derivatului total al acestuia la momentul acesta este o constantă de mișcare (adică salvat).