בפעילויות היומיומיות שלו, בנאדםמשתמשת באנרגיה הכי שונה: תרמית, מכנית, גרעינית, אלקטרומגנטית וכו '. עם זאת, לעת עתה נשקול רק אחד הצורות שלה - מכני. במיוחד מאז מנקודת המבט של ההיסטוריה של התפתחות הפיזיקה, זה התחיל עם המחקר של תנועה מכנית, כוחות ועבודה. באחד השלבים של היווצרות המדע, התגלה חוק שימור האנרגיה.
כאשר בוחנים שימוש בתופעות מכניותמושגים של אנרגיה קינטית ואנרגיה פוטנציאלית. היא הוקמה בניסוי כי אנרגיה לא נעלמת ללא עקבות, מסוג אחד הוא הופך להיות אחר. אנו יכולים להניח כי מה שנאמר בצורה הכללית ביותר מגבש את חוק שימור של אנרגיה מכנית.
ראשית, יש לציין כי הפוטנציאל הכוללואת האנרגיה הקינטית של הגוף נקרא אנרגיה מכנית. יתר על כן, יש לזכור כי חוק שימור האנרגיה המכנית הכוללת תקף בהעדר השפעה חיצונית הפסדים נוספים שנגרמו, למשל, על ידי התגברות על כוחות ההתנגדות. אם כל הדרישות הללו מופרת, אז כאשר האנרגיה משתנה, זה יאבדו.
הניסוי הפשוט ביותר המאשרבתנאי הגבול שצוינו, כל אחד יכול לבזבז באופן עצמאי. הרם את הכדור לגובה ושחרר אותו. לאחר שפגע ברצפה, הוא יקפוץ ואז ייפול שוב לרצפה, ושוב יקפוץ. אך בכל פעם שגובהו יהיה פחות ופחות עד שהכדור קופא ללא תנועה על הרצפה.
Что мы видим в этом опыте?כאשר הכדור חסר תנועה ובגובה, יש לו רק אנרגיה פוטנציאלית. כאשר הנפילה מתחילה היא נראית מהירות, ולכן מופיעה אנרגיה קינטית. אך ככל שהנפילה, הגובה בו החלה התנועה, הולך ומתקצר, ובהתאם, האנרגיה הפוטנציאלית שלה הולכת וקטנה, כלומר זה הופך לקינטי. אם נערכים חישובים, מתברר שערכי האנרגיה שווים, מה שאומר שחוק שימור האנרגיה בתנאים כאלה מתקיים.
עם זאת, בדוגמה דומה יש הפרות של שתייםתנאים שנקבעו בעבר. הכדור נע בסביבה של אוויר וחווה התנגדות ממנו, אם כי מעט. ואנרגיה מושקעת בהתגברות על התנגדות. בנוסף, הכדור פוגע ברצפה וקופץ, כלומר הוא חווה השפעה חיצונית, וזו הפרה שנייה של תנאי הגבול, הדרושים כדי שחוק שמירת האנרגיה יהיה תקף.
בסופו של דבר הקפצת הכדור תיפסק והיא תיעשהיפסיק. כל האנרגיה הראשונית הזמינה תושקע על התגברות על התנגדות אוויר והשפעות חיצוניות. עם זאת, מלבד הפיכת האנרגיה, תיעשה עבודה להתגבר על כוחות החיכוך. זה יוביל לחימום של הגוף עצמו. לעתים קרובות, כמות החימום אינה משמעותית במיוחד, וניתן לקבוע אותה רק על ידי מדידה במכשירים מדויקים, אך קיים שינוי כזה בטמפרטורה.
בנוסף לאנרגיה מכנית, ישנם סוגים אחרים של אנרגיה -אור, אלקטרומגנטי, כימי. עם זאת, עבור כל סוגי האנרגיה, נכון שמעבר מסוג אחד למשנהו אפשרי, וכי במהלך טרנספורמציות כאלה האנרגיה הכוללת של כל הסוגים נשארת קבועה. זהו אישור לאופי הכללי של שמירת האנרגיה.
כאן עלינו לקחת בחשבון שהעברת אנרגיה יכולה להיות אובדן חסר תועלת שלה. עם תופעות מכניות, הדבר יעיד על ידי חימום הסביבה או המשטחים האינטראקטיביים.
לפיכך, התופעה המכנית הפשוטה ביותראפשרה לנו לקבוע את חוק שמירת האנרגיה ואת תנאי הגבול המבטיחים את קיומה. נמצא כי הפיכת האנרגיה מהצורה הזמינה לכל אחרת מתבצעת, והטבע האוניברסלי של החוק הנזכר נחשף.
