3.4 Закон сохранения энергии

Очень важным для теории и практики для материалистического миро­воззрения является закон сохранения и превращения энергии

Этот закон занимает особое место среди законов сохранения потому что энергия является одной из важнейших характеристик движения Закон сохранения энергии - результат обобщения многих экспериментальных фактов

Идея этого закона принадлежит М В Ломоносову (1711 - 1765) изло­жившему закон сохранения материи и движения в 1748 году, в письме к Л Эйлеру количественная формулировка закона сохранения энергии дана немецким врачом Ю Мейером (1814 - 1878) и немецким естество­испытателем Г Гельмгольцем (1821 - 1894)

Для простоты я сперва дам закон сохранения механической энергии в системе тел между которыми действуют только консервативные силы: в системе тел между которыми действуют только консервативные силы полная механическая энергия сохраняется т е не изменяется во вре­мени т е можно записать :

Механические системы на тела которых действуют только консерва­тивные силы (внешние и внутренние) называются консервативными системами

Закон сохранения механической энергии можно сформулировать и так: в консервативных системах полная механическая энергия сохраняется Важным следствием закона сохранения механической энергии является то что:

изменение полной механической энергии системы при переходе из од­ного состояния в другое равно работе А совершенной при этом внеш­ними силами (неконсервативными)

Т о имеем :

где А - работа совершенная над системой внешними силами Следовательно при переходе системы из состояния 1 в какое-либо состояние 2 можно записать:

Закон сохранения механической энергии связан с однородностью времени т е инвариантностью физических законов относительно выбо­ра начала отсчёта времени

Например при свободном падении тела в поле силы тяжести его ско­рость и пройденный путь зависят лишь от начальной скорости и про­должительности падения тела и не зависят от того когда тело нача­ло падать

Существует ещё один вид систем - диссипативные системы в которых механическая энергия постепенно уменьшается за счёт преобразова­ния в другие (немеханические) формы энергии

Этот процесс получил название диссипации или рассеивания энергии Строго говоря все системы в природе являются диссипативными

В консервативных системах полная механическая энергия остаётся постоянной могут лишь происходить превращения кинетической энергии вт потенциальную и обратно в эквивалентных количествах так что полная энергия остаётся неизменной

Поэтому как указывает Ф Энгельс этот закон не есть просто закон количественного сохранения энергии а закон сохранения и превраще­ния энергии выражающий и качественную сторону взаимного превраще­ния различных форм движения материи друг в друга

Закон сохранения и превращения энергии - фундаментальный закон природы

Он справедлив как для систем макроскопических тел так и для системы макротел

В системе в которой действуют также неконсервативные силы напри­мер силы трения полная механическая энергия не сохраняется Следовательно в этих случаях закон сохранения механической энер­гии несправедлив

Однако при "исчезновении" механической энергии всегда возникает эквивалентное количество энергии другого вида например тепловой энергии упругой энергии электрической энергии химической энергии Таким образом энергия никогда не исчезает и не появляется вновь она лишь превращается из одного вида в другой

В этом и заключается физическая сущность закона сохранения и превращения энергии - сущность неуничтожимости и несотворимости материи и движения

В заключение этого раздела хочу ещё раз обратить ваше внимание на то обстоятельство что физике до сегодняшнего дня не известно что такое энергия

Мы не считаем что энергия передаётся в виде маленьких пилюль Ни­чего подобного Просто имеются формулы для расчета определённых численных величин сложив которые мы получаем некоторое число всегда одно и тоже

Это нечто отвлечённое ничего не говорящее нам ни о механизме ни причинах появления в формуле различных членов