Липецк държавен технически университет, стимулира еска и потенциална енергия

11.Kineticheskaya и потенциална енергия. Законът за запазване на енергията.

Потенциална енергия - скаларна физическа величина. която характеризира способността на дадено тяло (или материална точка) да изпълнява работата, поради разположението си в областта на сили. Друг определяне на потенциалната енергия - е функция на координатите, който е термин в Лагранж на системата, и описва взаимодействието на компонентите на системата [1]. Терминът "потенциалната енергия" е въведена в шотландски инженер XIX век и физик Уилям Ранкин.

Единицата за измерване на енергия в SI е Джаул.

Предполага потенциал енергия да бъде нула за някои конфигурации на органите в пространството, изборът на които се определя от удобството на допълнителни изчисления. Процесът на избор на тази конфигурация се нарича потенциална енергия нормализиране.

Правилното определяне на потенциалната енергия може да се даде само в силово поле, чиято работа зависи само от началното и крайното положение на тялото, но не по пътя на своето движение. Тези сили се наричат ​​консервативни.

Също така, потенциалната енергия е характеристика на взаимодействието на няколко органи или орган и полета.

Всяко физическо система има тенденция към държавата с най-ниска потенциалната енергия.

Потенциалният еластична енергия характеризира взаимодействието между част от тялото.

Потенциалната енергия на гравитационното поле на Земята близо до повърхността приблизително изразена чрез формулата:

където Ep - тяло потенциална енергия, т - телесна маса, г - земно ускорение. ч - позицията на височината на центъра на тежестта на произволно избран нула ниво.

По-точно, кинетичната енергия е разликата между общата енергия на системата и нейната енергия почивка; По този начин, кинетичната енергия на - част от общата енергия, вследствие на движението.

Помислете за една система, състояща се от една единствена частица и напишете уравнението на движение:

- там е най-резултатната на всички сили. действа върху тялото. Скаларни размножават уравнение за изместване на частиците. Имайки предвид, че. получаваме:

Ако системата е затворена. т.е.. след това. и стойността на

остава постоянна. Тази стойност се нарича на кинетичната енергия на частицата. Ако системата е изолирана, кинетичната енергия е неразделна на движение.

За абсолютно твърдо тяло общата кинетична енергия може да се запише като сбор от кинетичната енергия на и въртеливи движение:

Законът за запазване на енергията.

Законът за запазване на енергията - основен закон на природата, създадена емпирично и който се състои във факта, че енергията на изолирано (затворен) на физическата система се поддържа в течение на времето. С други думи, енергията не може да дойде от нищото и не могат да изчезнат до никъде, то може да се движи само от една форма в друга.

От основно гледна точка, съгласно Noether теорема. спестяване на енергия закон е следствие от време хомогенност и в този смисъл е универсална, който е присъщ на системата на различни физически характер. С други думи, за който и да е затворена система, независимо от техния характер може да се определи с определена стойност, наречена енергия, която ще се поддържа в течение на времето. В същото време на изпълнението на мерките за опазване на закона във всяка конкретна система, специално обосновано подчиняването на тази система е, неговите специфични закони на динамиката, като цяло, да бъдат различни за различните системи.

Въпреки това, в различни клонове на физиката, по исторически причини закона за запазване на енергията е формулиран по различен начин във връзка с това се отнася до запазването на различни видове енергия. Така например, в термодинамиката, законът за запазване на енергията се изразява под формата на първия закон на термодинамиката.

Тъй като законът за запазване на енергията не се отнася за конкретни стойности и явления, както и в резултат на общото, приложим навсякъде и винаги, моделът, толкова по-точни се не именуване на закона. и на принципа за запазване на енергията.

От математическа гледна точка, на закона за запазване на енергията е равнозначно да се каже, че системата на диференциални уравнения. описващи динамиката на физическата система има първи неразделна движение, свързано с симетрията на уравненията в промяната на времето.

Основната смисъла на закона

Според Noether Теорема всеки закон за опазване е свързано с определена симетрия на уравнения, които описват системата. По-специално, на закона за запазване на енергията е еквивалентна на хомогенността на време. Това означава, че независимо от всички закони, които описват системата от момента, в който се смята за системата.

Заключението на това твърдение може да се получи, например, въз основа на Лагранж формализма [1]. Ако времето е хомогенен, а след това на функцията на Лагранж. описва система не зависи изрично навреме, толкова пълен с неговите производни, по отношение на времето, е, както следва:

Тук - функция Lagrange, - генерализирана координати и първа и втора техни производни по отношение на времето, съответно. С помощта на Лагранж уравнения. на мястото на производни на израза:

Препишете последната експресията под формата

Сумата е в скоби, по дефиниция, се нарича енергия на системата и поради изчезването на общата производно от него по това време тя е постоянен на движение (т.е. запазва).