Законът за запазване на енергията - основата на осн
В ежедневните си дейности човек използва разнообразна енергия: топлинна, механична, ядрена, електромагнитна и др. Засега обаче ще разгледаме само една негова форма – механичната. Освен това, от гледна точка на историята на развитието на физиката, тя започва с изучаването на механичното движение, сили и работа. На един от етапите на формирането на науката е открит законът за запазване на енергията.
При разглеждането на механичните явления се използват понятията кинетична и потенциална енергия. Експериментално е установено, че енергията не изчезва безследно, тя преминава от една форма в друга. Можем да приемем, че казаното в най-общ вид формулира закона за запазване на механичната енергия.
Първо, трябва да се отбележи, че сумата от потенциалната и кинетичната енергия на тялото се нарича механична енергия. Освен това трябва да се има предвид, че законът за запазване на общата механична енергия е валиден при липса на външно влияние и допълнителни загуби, причинени, например, от преодоляване на съпротивителни сили. Ако някое от тези изисквания е нарушено, тогава, когато енергията се промени, енергията ще бъде загубена.
Най-простият експеримент, потвърждаващ посочените гранични условия, може да бъде извършен от всеки самостоятелно. Вдигнете топката високо и я пуснете. Удряйки се в пода, той скача и след това отново пада на пода и отново скача. Но всеки път височината на нейното издигане ще бъде все по-малка, докато топката замръзне неподвижно на пода.
Какво виждаме в това преживяване? Когато топката е неподвижна и на височина, тя има само потенциална енергия. Когато започне падането, то има скорост, което означава, че се появява кинетична енергия. Но докато падате, височината, от която започва движението, става по-малка и съответно става по-малканеговата потенциална енергия, т.е. става кинетичен. Ако извършим изчисления, се оказва, че енергийните стойности са равни, което означава, че законът за запазване на енергията при такива условия е изпълнен.
В такъв пример обаче има нарушения на две предварително установени условия. Топката се движи във въздушна среда и изпитва съпротивление от страната си, макар и малко. И енергията се изразходва за преодоляване на съпротивата. Освен това топката се удря в пода и отскача, т.е. той изпитва външно въздействие и това е второто нарушение на граничните условия, които са необходими, за да бъде валиден законът за запазване на енергията.
В крайна сметка отскачането на топката ще спре и тя ще спре. Цялата налична първоначална енергия ще бъде изразходвана за преодоляване на въздушното съпротивление и външните влияния. Въпреки това, в допълнение към трансформацията на енергията, ще се работи за преодоляване на силите на триене. Това ще доведе до загряване на самото тяло. Често количеството нагряване не е много значително и може да се определи само чрез измерване с точни инструменти, но такава промяна в температурата съществува.
Освен механична има и други видове енергия - светлинна, електромагнитна, химическа. За всички разновидности на енергия обаче е вярно, че е възможен преход от един вид към друг и че по време на такива трансформации общата енергия на всички видове остава постоянна. Това е потвърждение за универсалния характер на запазването на енергията.
Тук трябва да имаме предвид, че преносът на енергия може да означава и нейната безполезна загуба. При механичните явления това ще се докаже от нагряването на околната среда или взаимодействащите си повърхности.
Така най-простият механичен феномен ни позволи да определим закона за запазване на енергията и граничните условия, които го осигуряват.производителност. Установено е, че се извършва трансформация на енергията от съществуващата форма във всяка друга и е разкрит универсалният характер на споменатия закон.