Энергия как мера движения и взаимодействия.Закон сохранения энергии

                Энергия как мера движения и взаимодействия.

                                     Закон сохранения энергии.

                                     План.

1.Понятие  энергия.

2.Формы энергии.

3.Виды взаимодействия.

4.Закон сохранения энергии.

"Энергия  - общая количественная мера движения  и взаимодействия всех видов  материи. Энергия не возникает  из ничего и не исчезает, она  может только переходить из  одной формы в другую. Понятие  энергии связывает воедино все явления природы.

В соответствии с различными формами движения материи  рассматривают различные формы  энергии: механическую, внутреннюю, электромагнитную, химическую, ядерную и др.. Это деление до известной степени условно."

Механическая  энергия подразделяется на два вида: потенциальную и кинетическую.

Кинетическая  энергия механической системы –  это энергия механического движения этой системы. Сила, вызывающая движение тела, совершает работу, а энергия  движущегося тела возрастает на величину затраченной работы. Как известно, тело массой m, движущееся со скоростью v, обладает кинетической энергией E = mv2/2.

Потенциальная энергия – это механическая энергия  системы тел, которые взаимодействуют  посредством силовых полей, например посредством гравитационных сил. Работа, совершаемая этими силами, при  перемещении тела из одного положения  в другое не зависит от траектории движения, а зависит только от начального и конечного положения тела в  силовом поле.

Введение

Современные достижения физики высоких энергий  все больше укрепляют представление, что многообразие свойств Природы обусловлено взаимодействующими элементарными частицами. Дать неформальное определение элементарной частицы, по-видимому, невозможно, поскольку речь идет о самых первичных элементах материи. На качественном уровне можно говорить, что истинно элементарными частицами называются физические объекты, которые не имеют составных частей.

Очевидно, что  вопрос об элементарности физических объектов - это в первую очередь  вопрос экспериментальный. Например, экспериментально установлено, что молекулы, атомы, атомные  ядра имеют внутреннюю структуру, указывающую  на наличие составных частей. Поэтому  их нельзя считать элементарными  частицами. Сравнительно недавно открыто, что такие частицы, как мезоны и барионы, также обладают внутренней структурой и, следовательно, не являются элементарными. В то же время у  электрона внутренняя структура  никогда не наблюдалась, и, значит, его  можно отнести к элементарным частицам. Другим примером элементарной частицы является квант света - фотон.

Современные экспериментальные данные свидетельствуют, что существует только четыре качественно  различных вида взаимодействий, в  которых участвуют элементарные частицы. Эти взаимодействия называются фундаментальными, то есть самыми основными, исходными, первичными. Если принять  во внимание все многообразие свойств  окружающего нас Мира, то кажется  совершенно удивительным, что в Природе  есть только четыре фундаментальных  взаимодействия, ответственных за все  явления Природы.

Помимо качественных различий, фундаментальные взаимодействия отличаются в количественном отношении  по силе воздействия, которая характеризуется  термином интенсивность. По мере увеличения интенсивности фундаментальные  взаимодействия располагаются в  следующем порядке: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное. Каждое из этих взаимодействий характеризуется  соответствующим параметром, называемым константой связи, численное значение которого определяет интенсивность  взаимодействия.

Каким образом  физические объекты осуществляют фундаментальные  взаимодействия между собой? На качественном уровне ответ на этот вопрос выглядит следующим образом. Фундаментальные  взаимодействия переносятся квантами.

При этом в  квантовой области фундаментальным  взаимодействиям отвечают соответствующие  элементарные частицы, называемые элементарными  частицами - переносчиками взаимодействий. В процессе взаимодействия физический объект испускает частицы - переносчики  взаимодействия, которые поглощаются  другим физическим объектом. Это ведет  к тому, что объекты как бы чувствуют  друг друга, их энергия, характер движения, состояние изменяются, то есть они  испытывают взаимное влияние.

В современной физике высоких энергий  все большее значение приобретает  идея объединения фундаментальных  взаимодействий. Согласно идеям объединения, в Природе существует только одно единое фундаментальное взаимодействие, проявляющее себя в конкретных ситуациях  как гравитационное, или как слабое, или как электромагнитное, или  как сильное, или как их некоторая  комбинация. Успешной реализацией идей объединения послужило создание ставшей уже стандартной объединенной теории электромагнитных и слабых взаимодействий. Идет работа по развитию единой теории электромагнитных, слабых и сильных  взаимодействий, получившей название теории великого объединения. Предпринимаются  попытки найти принцип объединения  всех четырех фундаментальных взаимодействий.

Закон сохранения энергии: при взаимодействии тел общая энергия всей системы взаимодействующих тел остаётся постоянной величиной — происходит лишь перераспределение энергии между телами и преобразование её из потенциальной формы в кинетическую и обратно (в более общем случае возможно преобразование энергии в другие виды, например из механической в электромагнитную или тепловую, однако суммарная энергия системы всё равно не изменяется).