14.1: Збереження енергії

Last updated
Save as PDF

Page ID: 75685

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Є факт, або при бажанні закон, що регулює всі природні явища, які відомі на сьогоднішній день. З цього закону не є винятком — він точний, наскільки ми знаємо. Закон називається збереженням енергії. Він стверджує, що існує певна величина, яку ми називаємо енергією, яка не змінюється в різноманітності змін, які зазнає природа. Це найбільш абстрактна ідея, оскільки це математичний принцип; він говорить про те, що існує числова величина, яка не змінюється, коли щось відбувається. Це не опис механізму чи щось конкретне; це просто дивний факт, що ми можемо обчислити деяке число, і коли ми закінчимо спостерігати, як природа проходить через її трюки і знову обчислити число, це те саме.

~ Річард Фейнман

Поки що ми проаналізували рух точкових об'єктів під дією сил за допомогою Законів руху Ньютона. Тепер ми запровадимо Принцип збереження енергії для вивчення зміни енергії системи між її початковим і кінцевим станами. Зокрема, ми запровадимо поняття потенційної енергії для опису впливу консервативних внутрішніх сил, що діють на складові компоненти системи.

Нагадаємо з глави 13.1, принцип збереження енергії. Коли система і її оточення зазнають переходу від початкового стану до кінцевого стану, зміна енергії дорівнює нулю,

\[\Delta E=\Delta E_{\text {system }}+\Delta E_{\text {surroundings }}=0 \nonumber \]

Рисунок 14.1 Діаграма системи та її оточення

Вивчимо типи енергетичних перетворень внаслідок взаємодій як всередині, так і через межі системи.