Законы сохраненияСтраница 3
Связь симметрии пространства и законов сохранения была изложена немецким математиком Э. Нетер (1882-1935) в форме фундаментальной теории: однородность пространства и времени влечет законы сохранения импульса и энергии, а изотропность пространства — сохранения момента импульса и энергии.
Установление связи между свойствами пространства и времени и законами сохранения выражается в вариационном принципе.
Закон изменения полной энергии
Сумму кинетической и потенциальной энергий называют полной энергией тела. Она включает кинетическую энергию, которая всегда положительна, и потенциальную, которая может быть как положительной, так и отрицательной. Таким образом, полная энергия может быть любого знака и равна нулю. Один из важнейших законов механики гласит: приращение полной энергии тела равно работе неконсервативных сил.
Закон сохранения полной энергии
Если неконсервативные силы отсутствуют или их работа равна нулю, то полная энергия не меняется, то есть имеет одно и то же значение в любой момент времени.
Закон сохранения полной энергии системы тел
Если в замкнутой системе действуют силы трения, то полная энергия системы уменьшается, что не означает ее исчезновения. Наличие трения приводит к увеличению кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия за счет уменьшения полной энергии. Сохранение полной энергии замкнутой системы, равной сумме полной и внутренней энергий, является частным случаем всеобщего закона сохранения и превращения энергии всех форм движения материи.
Закон сохранения энергии в применении к тепловым процессам выражен в первом начале термодинамики. При этом в многоатомных молекулах кинетическая энергия складывается из трех независимых частей — энергии движения молекулы как целого, вращательной энергии и колебательной энергии ядер.
Передача тепла возможна, кроме трения, теплопроводностью, конвенцией, излучением.
С законами сохранения энергии тесно связан закон пропорциональности, или взаимосвязи массы и энергии (эта связь совершенно универсальна): изменение массы тела прямо пропорционально изменению полной энергии или приращению кинетической и собственной (потенциальной) энергии.
Закон сохранения импульса
Данный закон представляет собой результат симметрии относительно параллельного переноса исследуемого объекта в пространстве, суть — однородность пространства. Так, в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил. В случае системы материальных точек, их полный импульс определяется как векторная сумма всех импульсов, составляющих систему материальных точек.
Системы, на которые не действуют внешние силы, называют замкнутыми. Основная масса законов сформулирована именно для таких систем.
Закон сохранения момента импульса
Он являет собой пример симметрии относительно поворота в пространстве (изотропность пространства).
Этот закон есть следствие неизменности мира по отношению к его поворотам в пространстве.
Это свойство используется, в частности, в гироскопах и других навигационных системах.
Все эти законы сохранения не только фундаментальны, но и универсальны в пределах микро-, макро- и мегамиров.
Закон сохранения заряда
Этот закон есть следствие симметрии относительно замены описывающих систему параметров на их комплексно-сопряженные значения.
Релятивистская инвариантность заряда и закон сохранения заряда изолированной системы взаимно обусловливают друг друга и принимаются в качестве исходного положения классической электродинамики.
Закон сохранения четности
Этот закон подразумевает симметрию относительно инверсии (зеркального отражения).
Оба закона действуют в микро- и мегамирах для элементарных частиц.
Закон сохранения энтропии
Этот закон есть следствие симметрии относительно обращения времени.
В настоящее время иных фундаментальных законов сохранения четко формулировать не представляется возможным. Однако это не означает, что число их ограниченно.
Популярные статьи:
Размножение
Спаривание в основном приходится на февраль. В выводке бывает от 2 до 15 детенышей. Для выведения потомства роют глубокие норы или занимают чужие. Беременность 44–58 дней, лисят обычно бывает 4–6, они питаются молоком до 1–1,5 месяца и ст ...
Строение и размножение
водорослей
Водоросли исключительно разнообразны по своему строению. Таллом их может быть представлен одной клеткой или многими, составляющими колонии и многоклеточные организмы. Среди них имеются как крупные, часто напоминающие по внешним очертаниям ...
Органы размножения самок
Органы размножения самки птиц служат для воспроизведения потомства, что обеспечивает сохранение вида. Функция органов размножения связана с функцией других органов и регулируется нейрогуморальными механизмами.
Органы размножения самки пт ...