Закон сохранения механической энергии.

Алгебраическая сумма кинетической и потенциальной энергии называется полной энергией механической системы. При выполнении нескольких дополнительных условий эта энергия сохраняется во времени. В этом случае говорят, что справедлив закон сохранения механической энергии. Какие же это условия?

Во-первых, требуется, чтобы система была замкнутой, то есть никакая энергия не выходила из рассматриваемой системы и не входила в неё. Энергия может переходить из потенциальной формы в кинетическую и обратно, но полная энергия должна оставаться постоянной. Последнее выполняется далеко не всегда. Представим себе, что имеется резиновый ластик и какая-либо шероховатая поверхность. Если двигать ластиком по этой поверхности, то будут происходить два одновременных процесса. Движения ластика будет приводить к нагреву области контакта, то есть механическая энергия начнет переходить в скрытую форму энергии – в тепло. Кроме того, будет происходить разрушение ластика, что также требует потерь энергии.

Во-вторых, выше мы говорили о том, что некоторые силы являются консервативными (работа таких сил по замкнутой траектории равна нулю). Действие только консервативных сил - второе требование. Другие силы – неконсервативные, движение под действием таких сил по замкнутой траектории приводит к выделению энергии в виде тепла или приводит к необратимым деформациям. Неконсервативные – это все силы трения, связанные со структурными превращениями, плавлением и т.п.

Итак, если в замкнутой системе действуют только консервативные силы, то для такой механической системы справедлив закон сохранения механической энергии.

Кроме механического закона сохранения энергии известен общефизический закон сохранения энергии. Он учитывает преобразования энергии в любые формы и утверждает, что энергия не исчезает «в никуда» и не появляется «из ничего». Например, при выстреле химическая энергия, запасенная в порохе, переходит в тепловую энергию пороховых газов. Газы расширяются, сообщая снаряду кинетическую энергию поступательного движения.

Легко указать и другие, более сложные процессы преобразования энергии.