Представление о законе сохранения энергии в механике

Развитие представлений о законах сохранения. Условия справедливости законов сохранения.

Идея сохранения первоначально возникла в античности как чисто философская догадка о существовании постоянного, неизменного начала при наличии внешне разнообразных изменений, происходящих в мире. Она сформировалась в понятиях неуничтожимой и несотворимой материи и вечного движения.

Законы сохранения - это физические законы, утверждающие постоянство во времени физических величин, относящихся к изолированной системе, т.е. к системе, взаимодействием которой с другими системами можно пренебречь.

Важнейшие законы сохранения универсальны, т.е. справедливы для любых изолированных систем. Это законы сохранения энергии, импульса, момента количества движения, электрического, барионного и лептонного зарядов.

Представление о законе сохранения энергии в механике

Галилей рассматривает задачу движения тела по наклонной плоскости. Основной результат, полученный им, таков: «Степени скорости, приобретаемые одним и тем же телом при движении по наклонным плоскостям, равны между собой, если высоты этих наклонных плоскостей одинаковы». Для обоснования этого положения Галилей сначала обращается к опыту. Он рассматривает движение простого маятника шарика, подвешенного на тонкой нити. Опыт показывал, что шарик при колебаниях всегда поднимается на одну и ту же высоту постепенное уменьшение амплитуды маятника объясняется сопротивлением воздуха. Этот закон выполняется и в случае, если заставить шарик двигаться по различным дугам. Интересным является то, что рассуждение основано на свойстве консервативности силы тяжести или законе сохранения энергии применительно к простейшим случаям движения тела. В связи с этим приведенное рассуждение можно считать отправным пунктом, от которого начинает развиваться представление о законе сохранения энергии в механике. Рассматривая движение тела по наклонной плоскости, Галилей делает также еще один шаг в развитии динамики. Он выдвигает идею связи движения тела с силой, вызывающей это движение. Изучая движение тела по наклонной плоскости, Галилей опять использует понятие «момента» или «импульса». При этом «импульс» используется как величина, характеризующая движение тела, и как величина, характеризующая стремление тела к движению, поэтому имеет как бы две меры.