Закони збереження в механіці — це група законів, які стверджують, що значення певних фізичних величин не змінюється в замкненій системі з її еволюцією. Далі наводиться частковий перелік законів збереження, але не є доказаним на сьогодні фактом, що він є повний або повністю коректний (наприклад, в загальній теорії відносності, імпульс та момент імпульсу не зберігаються через те, що викривлений просторово-часовий многовид не задовольняє певним топологічним умовам):
-
закон збереження енергії
-
закон збереження маси (тільки в нерелятивістських теоріях)
-
закон збереження імпульсу
-
закон збереження моменту імпульсу
-
закон збереження електричного заряду
-
закон збереження кольорового заряду
Цей перелік не є вичерпним. У фізиці елементарних частинок є деякі інші, такі як збереження баріонного заряду або дивності, що виконуються для певного типу взаємодій.
Теорема Нетер доводить еквівалентність між законами збереження та інваріантністю фізичних законів щодо деяких перетворень або симетрій (це справедливо для систем, які описуються механікою Лагранжа або механікою Гамільтона). Наприклад, закон збереження енергії випливає з інваріантності часу (тобто з фізичного твердження про однорідність часу), збереження імпульсу — з інваріантності зсуву (або переносу), що відповідає факту однорідності простору, збереження кутового моменту — з ізотропності простору (тобто незмінності властивостей простору в будь-якому з напрямів).
Закон збереження енергії − закон, який стверджує, що повна енергія в ізольованих системах не змінюється з часом. Проте енергія може перетворюватися з одного виду в інший. У термодинаміці закон збереження енергії відомий також під назвою першого закону термодинаміки. Закон збереження енергії є, мабуть, найважливішим із законів збереження, які застосовуються в фізиці.
Для деяких механічних систем на закон збереження вказував ще Лейбніц у 1686 році, для немеханічних процесів закон був встановлений Юліусом Робертом фон Майєром у 1845 році, Джеймсом Прескоттом Джоулем у 1843-1850 роках та Германом фон Гельмгольцем у 1847 році.
У механіці закон збереження енергії стверджує, що в замкненій системі частинок, повна енергія, що є сумою кінетичної і потенціальної енергії не залежить від часу, тобто є інтегралом руху. Закон збереження енергії справедливий тільки для замкнених систем, тобто за умови відсутності зовнішніх полів чи взаємодій. Закон збереження механічної енергії не виконується для сил тертя, оскільки за наявності сил тертя відбувається перетворення механічної енергії в теплову.
Зміна механічної енергії системи матеріальних точок з часом дорівнює роботі не потенціальних сил.
Закон збереження енергії в механіці виконується тільки для систем, у яких всі сили потенціальні.
Ще на ранніх етапах розвитку фізики рівняння механіки використовувалися до небесних тіл для яких не потенціальні сили, наприклад, сила тертя, дуже малі і ними можна знехтувати. В цих системах закон збереження механічної енергії відіграє ключову роль. А от на побутовому рівні, у світі земних природних явищ і машин, механічна енергія не зберігається. Тому повне формулювання закону збереження енергії вимагає вивчення теплових явищ.
Постійне посилання
Напиши коментар
Сайт вчителя фізики Сажнєвої Євгенії Борисівни: MYFIZIKA 