Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Декабря 2011 в 15:25, реферат
Фундаментальные физические законы - это наиболее полное на сегодняшний день, но приближенное отражение объективных процессов в природе. Различные формы движения материи описываются различными фундаментальными теориями. Каждая из этих теорий описывает вполне определенные явления: механическое или тепловое движение, электромагнитные явления.
Закон сохранения механической энергии был сформулирован немецким ученым А. Лейбницем. Затем немецкий ученый Ю. Р. Майер, английский физик Дж. Джоуль и немецкий ученый Г. Гельмгольц экспериментально открыли законы сохранения энергии в немеханических явлениях.
Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда, закономерность, то возможно называть его не законом, а принципом сохранения энергии.
Закон сохранения энергии встречается в различных разделах физики и проявляется в сохранении различных видов энергии. Например, в классической механике закон сохранения энергии называется первым началом термодинамики.
Введение 3
Основные положения закона сохранение энергии 4
Математическое описание закона сохранения энергии 6
Однозначность и всеобщность закона сохранения энергии 9
Задачи на применение закона сохранение энергии 12
Заключение 15
Список используемой литературы 16
Решение. Внутренняя механическая энергия системы — это ее энергия Е в Ц-системе. Здесь Ц-система движется с ускорением g, поэтому в этой системе отсчета на каждый шарик действуют две внешние силы: сила тяжести mig и сила инерции, равная — mig. Ясно, что суммарная работа этих внешних сил равна нулю (в Ц-системе), а следовательно, энергия Е меняться не будет. Чтобы ее найти, достаточно рассмотреть начальный момент, когда пружинка еще не деформирована и энергия Е равна только суммарной кинетической энергии Т0 в Ц-системе. Воспользовавшись формулой , получим 5
2. Шар подвешен на невесомой нерастяжимой нити длиной l = 0,5 м. Какую минимальную горизонтально направленную скорость v0 надо сообщить шару, чтобы он сделал полный оборот в вертикальной плоскости?
Решение: Воспользуемся законом сохранения механической энергии при переходе шарика из нижнего положения в верхнее:
(1),
где
l — длина подвеса или
В верхней точке на шарик будут действовать 2 силы: сила тяжести mg (направлена вниз) и сила натяжения нити T (также направлена вниз). Эти силы сообщают шарику центростремительное ускорение, направленное вниз — к точке подвеса:
Поскольку шарик достиг верхней точки (T = 0, условие задачи), то
отсюда
(2).
Сделаем подстановку (2) в (1), получим
Ответ: если шарик подвешен на нерастяжимой нити, его скорость должна составлять не менее 5 м/с.6
3. Молоток массой 0,80 кг в момент удара о шляпку гвоздя имеет скорость 1,5 м/с и забивает его в бревно на глубину 5,0 мм. Какой массы груз необходимо положить на шляпку гвоздя, чтобы он вошел в бревно на такую же глубину?
Решение: Рассмотрим начальные условия:
Молоток имеет кинетическую энергию в момент удара mv2/2, потенциальную энергию Mgh (начальный уровень связан с положением шляпки гвоздя после удара). Для упрощения возьмем массу гвоздя сосредоточенной в шляпке. Гвоздь имеет потенциальную энергию mgh. Здесь h = 5,0 мм — глубина погружения гвоздя после удара молотком.
После удара: потенциальная энергия гвоздя равна нулю, кинетическая энергия молотка равна нулю, потенциальная энергия молотка равна нулю. Энергия, затраченная на работу против сил сопротивления движению гвоздя в бревне, равна <F>s.
Из закона сохранения энергии:
(1)
Рассмотрим вторую ситуацию. Необходимо положить груз массы M1 так, чтобы гвоздь опустился на такую же глубину.
Начальные условия: потенциальная энергия груза M1gh, потенциальная энергия гвоздя mgh. В конечном положении потенциальные энергии груза и гвоздя равны нулю, так как нулевой уровень связан с конечным положением шляпки. Энергия, затраченная на работу против сил сопротивления движению гвоздя в бревне, также равна <F>h.
Тогда: (2)
Приравняем правые части уравнений (1) и (2):
При M=0,8кг, v=1,5м/с, h=5мм, после вычислений имеем M1 = 18.8 кг.7
Законы сохранения занимают в естествознании особое место. Существует следующая точка зрения на эти законы: они представляют собой наиболее глубокие, фундаментальные законы природы, к которым, возможно, сведутся в будущем все закономерности естествознания. В нашем знании о мире есть три последовательные ступени. На низшей ступени находятся явления, на следующей — законы природы, на третьей — принципы симметрии. Законы природы позволяют предсказать явления, принципы симметрии позволяют предсказать законы природы. Прогресс в научном познании мира основывается, в конечном счете, на познании принципов симметрии. Но при этом необходимо иметь ввиду не просто симметрию, а симметрию в диалектической взаимосвязи с асимметрией.
Существует функция состояния системы - энергия. Энергия может быть представлена как сумма разных её форм. Существует форма энергии - тепловая энергия (или в более общем виде - информационная энергия), которая выражается произведением ТS. В его составе энтропия S определена аксиомами I - III, а температура Т есть обратный масштаб измерения времени в замкнутой системе. Время в замкнутой системе и время как причина существования энергии являются разными переменными. Время в замкнутой системе обратимо. Время как источник энергии необратимо. Сохранение величины суммы форм энергии (закон сохранения энергии) есть следствие однородности времени. Энергия системы изменяется в результате взаимодействия системы с окружением. Идеализация в виде замкнутой системы в любой точке своей границы находится в статическом и динамическом равновесии с окружением. (А. Хазен)
Закон сохранения энергии есть аксиома, которую в большинстве задач следует рассматривать в едином комплексе с аксиомами о действии-энтропии-информации.