Закон захавання энергіі - аснова асноў

У сваёй паўсядзённай дзейнасці чалавек выкарыстоўвае самую розную энергію: цеплавую, механічную, ядзерную, электрамагнітную, і г.д. Аднак пакуль будзем разглядаць толькі адну яе форму - механічную. Тым больш што з пункту гледжання гісторыі развіцця фізікі, яна пачыналася з вывучэння механічнага руху, сіл і працы. На адным з этапаў станаўлення навукі быў адкрыты закон захавання энергіі.

Пры разглядзе механічных з'яў выкарыстоўваюць паняцці кінетычнай і патэнцыяльнай энергіі. Эксперыментальна ўстаноўлена, што энергія не знікае бясследна, з аднаго віду яна ператвараецца ў іншы. Можна лічыць, што сказанае ў самым агульным выглядзе фармулюе закон захавання механічнай энергіі.

Спачатку трэба адзначыць, што ў суме патэнцыйная і кінэтычная энергіі цела называюцца механічнай энергіяй. Далей неабходна мець на ўвазе, што закон захавання поўнай механічнай энергіі справядлівы пры адсутнасці вонкавага ўздзеяння і дадатковых страт, выкліканых, напрыклад, пераадоленнем сіл супраціву. Калі якое-небудзь з гэтых патрабаванняў парушана, то пры змене энергіі будуць адбывацца яе страты.

Самы просты эксперымент, які пацвярджае названыя межавыя ўмовы, кожны можа правесці самастойна. Падніміце мячык на вышыню і адпусціце яго. Стукнуўшыся аб падлогу, ён падскочыць і потым зноў ўпадзе на падлогу, і зноў падскочыць. Але з кожным разам вышыня яго ўздыму будзе менш і менш, пакуль мяч не замрэ нерухома на падлозе.

Што мы бачым у гэтым вопыце? Калі мяч нерухомы і знаходзіцца на вышыні, ён валодае толькі патэнцыйнай энергіяй. Калі пачынаецца падзенне, у яго з'яўляецца хуткасць, і значыць, з'яўляецца кінэтычная энергія. Але па меры падзення вышыня, з якой пачаўся рух, становіцца менш і, адпаведна, становіцца менш яго патэнцыйная энергія, г.зн. яна ператвараецца ў кінэтычную. Калі правесці разлікі, то высветліцца, што значэнні энергіі роўныя, а гэта азначае, што закон захавання энергіі пры такіх умовах выконваецца.

Аднак у падобным прыкладзе ёсць парушэнні двух раней устаноўленых умоў. Мяч рухаецца ў асяроддзі паветра і адчувае супраціў з яго боку, хай і невялікае. І энергія затрачваецца на пераадоленне супраціву. Акрамя таго, мяч сутыкаецца з падлогай і адскоквае, г.зн. ён адчувае знешняе ўздзеянне, а гэта другое парушэнне межавых умоў, якія неабходныя, каб закон захавання энергіі быў справядлівы.

У рэшце рэшт скокі мяча спыняцца, і ён спыніцца. Ўся наяўная першапачатковая энергія апынецца выдаткаванай на пераадоленне супраціву паветра і знешняга ўздзеяння. Аднак акрамя ператварэння энергіі апынецца выкананай праца па пераадоленні сіл трэння. Гэта прывядзе да награвання самога цела. Часцяком велічыня нагрэву не вельмі значная, і яе можна вызначыць толькі пры вымярэнні дакладнымі прыборамі, але падобнае змяненне тэмпературы існуе.

Акрамя механічнай, ёсць і іншыя віды энергіі - светлавая, электрамагнітная, хімічная. Аднак для ўсіх разнавіднасцяў энергіі справядліва, што з аднаго віду магчымы пераход у іншы, і што пры такіх ператварэннях сумарная энергія ўсіх відаў застаецца сталай. Гэта з'яўляецца пацвярджэннем ўсеагульнага характару захавання энергіі.

Тут трэба ўлічыць, што пераход энергіі можа азначаць і яе бескарысную страту. Пры механічных з'явах сведчаннем гэтага будзе нагрэў навакольнага асяроддзя або ўзаемадзейнічаюць паверхняў.

Такім чынам, найпростае механічнае з'ява дазволіла нам вызначыць закон захавання энергіі і межавыя ўмовы, якія забяспечваюць яго выкананне. Была ўстаноўлена, што ажыццяўляецца пераўтварэнне энергіі з наяўнага віду ў любы іншы, і выяўлены ўсеагульны характар згаданага закона.