10 класс. Физика. Законы сохранения в механике

Предлагаемая подборка материалов для САМООБРАЗОВАНИЯ предназначена как школьникам, желающим улучшить оценки по физике, так и тем, кто хочет узнать больше, чем в учебнике, подготовиться к олимпиадам, к сдаче ЕГЭ и поступить в престижный ВУЗ. Подборку особенно рекомендую желающим подготовить доклады, творческие работы и участвовать в олимпиадах. Это повышает статус ребенка в школе и обществе, дает шанс участвовать в работе образовательных центров, таких как Сириус.

Подборка состоит из видео материалов базового, профильного и университетского уровней, научно-популярных фильмов и литературы, а также кратких конспектов для ускоренной подготовки к ЕГЭ. Последние поставляются только совместно с видеоуроками профильного уровня.

Список предлагаемых материалов занимает 9 страниц документа Word. Его можно посмотреть и скачать здесь. Условия комплектации и поставки смотрите на стартовой странице.

Значение законов сохранения

Какую бы систему взаимодействующих тел мы ни рассматривали, будь то Солнечная система или сталкивающиеся бильярдные шары, у тел системы с течением времени непрерывно изменяются координаты и скорости.

В этом, разумеется, нет ничего неожиданного. Замечательным является то, что в системе тел, на которую не действуют внешние силы (такую систему называют замкнутой), имеется ряд величин, зависящих от координат и скоростей (но не ускорений) всех тел системы, которые при движении тел не изменяются со временем. К таким сохраняющимся величинам относится импульс (или количество движения), энергия и момент импульса (момент количества движения). Все они, как говорят, подчиняются соответствующим законам сохранения.

Кроме того, и это самое главное, открытые в механике законы сохранения импульса, энергии и момента импульса играют во всей физике огромную роль, далеко выходящую за рамки самой механики. Даже в тех условиях, когда законы механики Ньютона применять нельзя (например, для движения электронов в атоме), законы сохранения механических величин не теряют своего значения. Они применимы как к телам обычных размеров, так и к космическим телам и элементарным частицам.
Именно всеобщность законов сохранения, их применимость ко всем явлениям природы, а не только к механическим, делают эти законы очень важными.
Законы сохранения незаменимы, когда исследователи начинают проникать во вновь открытую сферу неизвестного. Так было при зарождении физики элементарных частиц. Сущность явлений лежала пока во тьме, были известны только отдельные факты. В этих условиях законы сохранения служили единственной надежной путеводной нитью для исследователей. Не зная еще сущности явлений в новой области, ученые с полным правом могли утверждать, что и здесь законы сохранения известных нам величин имеют место. Эта вера в надежность основных законов сохранения никогда еще не подводила исследователей и часто дарила им замечательные открытия. Так, открытие новой элементарной частицы — нейтрино обязано закону сохранения энергии.

Связь законов сохранения со свойствами пространства и времени

Особенно отчетливо значение законов сохранения механических величин выяснилось после того, как в XX в. была установлена связь этих законов со свойствами пространства и времени.

Закон сохранения импульса связан с однородностью пространства, с тем, что все точки пространства совершенно равноправны. Перенос (сдвиг) в пространстве какой-либо механической системы никак не влияет на процессы внутри нее. Доказательство того, что из однородности пространства следует закон сохранения импульса, слишком сложно, и мы на нем не можем остановиться.

Закон сохранения энергии связан с однородностью времени, с тем, что все моменты времени равноправны и мы можем любой момент взять за начало отсчета времени. Доказательство связи закона сохранения энергии с однородностью времени также сложно. Ограничимся одним примером. Если бы сила притяжения тел к Земле изменялась со временем (т. е. не все моменты времени были бы равноценны) периодически, то энергия не сохранялась. Мы могли бы поднимать тела вверх в момент ослабления притяжения к Земле, совершая некоторую работу, и опускать их вниз в моменты увеличения силы притяжения. Выигрыш в работе был бы налицо.

Закон сохранения момента импульса связан с изотропностью пространства, с тем, что его свойства одинаковы по всем направлениям.

*****************

Если Вам это интересно – регистрируйтесь в группе «Клуб ответственных родителей» vk.com/cluburaspb если Вы родитель или «Будь ПРОФИ» vk.com/cluburaspb2 если Вы школьник.

Можно написать лично мне на uraspb@vk.com

Если вы считаете, что данная статья может быть полезна вашим друзьям —  поделитесь ссылкой в социальных сетях.

Обновлено: 15.11.2021 — 15:41

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.