في نشاطاته اليومية ، الناسيستخدم مجموعة متنوعة من الطاقة: الحرارية والميكانيكية والنووية والكهرومغناطيسية ، إلخ. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر سننظر في واحدة فقط من أشكاله - ميكانيكية. علاوة على ذلك ، من وجهة نظر تاريخ تطور الفيزياء ، بدأت بدراسة الحركة الميكانيكية والقوى والعمل. في واحدة من مراحل تكوين العلم ، تم اكتشاف قانون الحفاظ على الطاقة.
عند النظر في الظواهر الميكانيكية ،مفاهيم الطاقة الحركية والمحتملة. وقد ثبت تجريبيا أن الطاقة لا تختفي دون أثر ، من نوع واحد يتحول إلى آخر. يمكننا أن نفترض أن ما قيل في أكثر الأشكال العامة ينص على قانون الحفاظ على الطاقة الميكانيكية.
أولا ، تجدر الإشارة إلى أنه ، في المجمل ، الاحتمالاتوتسمى الطاقة الحركية للجسم بالطاقة الميكانيكية. وعلاوة على ذلك ، من الضروري أن نضع في الاعتبار أن قانون الحفاظ على الطاقة الميكانيكية الكلية صالح في غياب التأثير الخارجي والخسائر الإضافية الناجمة ، على سبيل المثال ، عن طريق التغلب على قوى المقاومة. إذا تم انتهاك أي من هذه المتطلبات ، فعند حدوث تغيير في الطاقة ، ستحدث خسائر.
أبسط تجربة تؤكد ذلكيمكن تنفيذ هذه الشروط الحدودية من قبل كل شخص بمفرده. ارفع الكرة إلى الارتفاع وأطلقها. يضرب الأرض ، هو سيقفز ثم يسقط ثانية إلى الأرضية ، ويقفز ثانية. ولكن في كل مرة يكون ارتفاع صعوده أقل وأقل ، حتى يتم تجميد الكرة بلا حراك على الأرض.
ماذا نرى في هذه التجربة؟عندما تكون الكرة ثابتة وعند ارتفاعها ، فإن لديها طاقة كامنة فقط. عندما يبدأ السقوط ، يكون له سرعة ، وبالتالي تظهر الطاقة الحركية. ولكن مع انخفاض السقوط ، يصبح الطول الذي بدأت به الحركة أصغر ، وبالتالي ، تصبح طاقتها الكامنة أقل ، أي يتحول إلى الحركية. إذا قمنا بتنفيذ الحسابات ، فإننا نكتشف أن قيم الطاقة متساوية ، مما يعني أن قانون الحفاظ على الطاقة يكون راضيًا في مثل هذه الظروف.
ومع ذلك ، في هذا المثال هناك انتهاكات اثنينالشروط المحددة مسبقا. تتحرك الكرة في الهواء وتقاومها من جانبها ، وإن كانت صغيرة. وتنفق الطاقة على التغلب على المقاومة. بالإضافة إلى ذلك ، تصطدم الكرة بالأرضية وترتد ، أي وهو يعاني من تأثير خارجي ، وهذا هو الانتهاك الثاني للشروط الحدودية اللازمة لقانون الحفاظ على الطاقة ليكون صحيحًا.
في النهاية ، سوف تتوقف قفزات الكرة ، وهوسوف يتوقف. سيتم إنفاق كل الطاقة الأولية المتاحة على التغلب على مقاومة الهواء والتأثير الخارجي. ومع ذلك ، بالإضافة إلى تحويل الطاقة ، سيتم تنفيذ العمل على التغلب على قوى الاحتكاك. هذا سوف يسبب حرارة الجسم. في كثير من الأحيان ، لا تكون قيمة التسخين كبيرة جدًا ، ولا يمكن تحديدها إلا من خلال القياس بأدوات دقيقة ، ولكن يوجد تغير مماثل في درجة الحرارة.
بالإضافة إلى الميكانيكية ، هناك أنواع أخرى من الطاقة -الضوء ، الكهرومغناطيسي ، الكيميائية. ومع ذلك ، بالنسبة لجميع أنواع الطاقة ، من الصحيح أنه من نوع واحد إلى آخر يمكن أن يحدث ، وأنه في ظل هذه التحولات ، تظل الطاقة الكلية لجميع الأنواع ثابتة. هذا تأكيد للطبيعة العامة للحفاظ على الطاقة.
هنا يجب أن نأخذ بعين الاعتبار أن نقل الطاقة يمكن أن يعني خسارة غير مجدية. مع الظواهر الميكانيكية ، يتجلى ذلك بتسخين البيئة المحيطة أو الأسطح المتفاعلة.
وبالتالي ، فإن أبسط الظاهرة الميكانيكيةسمح لنا بتحديد قانون الحفاظ على الطاقة والشروط الحدودية التي تضمن تنفيذه. وقد وجد أن تحويل الطاقة من الأنواع الموجودة إلى أي نوع آخر يتم تنفيذه ، ويتم الكشف عن الطابع العام للقانون.
