Закон энергии: Закон сохранения энергии

Содержание

Механическая энергия. Закон изменения (сохранения) механической энергии 10 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей |

Введение

Итак, давайте рассмотрим совокупность тел, которые взаимодействуют только друг с другом. Такая совокупность тел называется замкнутой системой. Такая система может обладать как кинетической, так и потенциальной энергией. Кинетической – потому, что тела могут двигаться, потенциальной – поскольку тела взаимодействуют друг с другом.

Пусть – потенциальная энергия системы в какой-то момент времени, а – общая кинетическая энергия системы тел в тот же момент времени. Потенциальную и кинетическую энергии этих же тел в какой-нибудь другой момент времени обозначим соответственно через и .

На предыдущих уроках мы установили, что, когда тела взаимодействуют друг с другом силами тяжести или упругости (другими словами потенциальными или консервативными силами), совершенная этими силами работа равна взятому с противоположным знаком изменению потенциальной энергии тел системы:

С другой стороны, согласно теореме о кинетической энергии, эта же работа равна изменению кинетической энергии:

В левых частях этих равенств стоит одна и та же величина – работа сил взаимодействия тел системы. Значит, и правые части равны друг другу:

Теперь, если перенести в левую сторону кинетическую и потенциальную энергии тел в первый момент времени, а в правую часть, соответственно, энергии во второй момент времени, получим выражение, которое, по сути, и является законом сохранения полной механической энергии:

Из этого выражения видно, что со временем сохраняется величина, равная сумме кинетической и потенциальной энергии. Эта величина называется полной механической энергией. Итак, мы получили один из самых важных законов механики – закон сохранения полной механической энергии:

Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих потенциальными силами, остается неизменной при любых движениях тел системы.

Другими словами, если работа какой-либо силы увеличивает потенциальную энергию системы на какую-либо величину, она же уменьшает кинетическую энергию этой системы, причем, на такую же величину.

Рассмотрим несколько примеров замкнутых систем, взаимодействующих между собой потенциальными силами. Во-первых, рассмотрим тела, взаимодействующие силами тяжести, например систему «Земля – падающее тело». Для такой системы, полная механическая энергия:

Если между телами системы действует сила упругости, то полная механическая энергия запишется так:

Закон сохранения полной механической энергии позволит вам с лёгкостью решать многие задачи механики, однако, прежде чем пользоваться законом сохранения энергии, убедитесь, что система замкнутая и силы которыми взаимодействуют тела потенциальные.

Список литературы

Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика 10. – М.: Просвещение, 2008.
А. П. Рымкевич. Физика. Задачник 10-11. – М.: Дрофа, 2006.
О. Я. Савченко. Задачи по физике – М.: Наука, 1988.
А. В. Пёрышкин, В. В. Крауклис. Курс физики т. 1. – М.: Гос. уч.-пед. изд. мин. просвещения РСФСР, 1957.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Википедия (Источник)
Интернет-портал «Physics.ru» (Источник)
Интернет-портал «Youtube.com» (Источник)
Интернет-портал «Youtube.com» (Источник)

Домашнее задание

Решив задачи к данному уроку, вы сможете подготовиться к вопросам 3 ГИА и вопросам А4 ЕГЭ.

1. Задачи 358, 360, 362, 364, 366, 368, 370 сб. задач А.П. Рымкевич изд. 10 (Источник).

2. Пользуясь законом сохранения энергии, вычислите скорость тела, свободно падающего с некоторой высоты, у поверхности Земли. Сравните полученный результат с тем, который получается из кинематических формул.

3. Рассмотрите следующие вопросы и ответы на них:

Список вопросов – ответов:

Вопрос: Куда девается энергия системы, когда тела взаимодействуют диссипативными силами? Почему при этом нельзя пользоваться законом сохранения полной механической энергии?

Ответ: В основном, энергия под действием диссипативных сил переходит в тепло. В общем случае, можно сказать, что энергия переходит в другую, немеханическую энергию. Таким образом, мы не можем пользоваться законом полной механической энергии, поскольку механика не способна описать тепловые, или какие-либо другие явления, происходящие в этой системе.

Вопрос: Выполняется ли закон сохранения энергии, если на тело одновременно действует и сила тяжести, и упругая сила?

Ответ: Да, конечно, если система тел взаимодействует несколькими консервативными силами, и она замкнута, то закон сохранения полной механической энергии выполняется.

Вопрос: Как влияет на энергию системы тел действие внешней силы? Сохраняется ли в этом случае полная механическая энергия?

Ответ: То, что на систему тел действует внешняя сила, говорит о том, что система перестает быть замкнутой, следовательно, закон сохранения полной механической энергии в ней не работает. Однако, если в эту систему включить тело, мерой взаимодействия которого и является эта внешняя сила, то эта новая расширенная система уже будет замкнутой, и, следовательно, закон сохранения энергии будет справедлив.

Вопрос: Спутник вращается по орбите вокруг Земли. С помощью ракетного двигателя его перевели на другую орбиту. Изменилась ли его механическая энергия?

Ответ: Да, энергия изменилась за счет того, что система перестала быть замкнутой во время работы ракетного двигателя.

В Госдуме приняли закон сохранения энергии

3 янв. 2023 г., 12:00

Общество

Государственная дума приняла в третьем чтении отечественный вариант закона «О сохранении энергии». Аналогичные законодательные нормы недавно набирали популярность на Западе.

Всю энергию с 1 февраля 2023 года обяжут сохраняться с течением времени и в сумме оставаться постоянной помимо случаев, когда к энергии применяются некоторые виды сил, определяемые отдельным постановлением Правительства.

«Такой закон широко применяется как у наших соседей, так и в некоторых западных странах. Нет необходимости отставать от них или бойкотировать действительно актуальный и полезный мировой тренд», – сообщили в пресс-службе ГД.

Учёные по всей России приветствуют изменение, поскольку теперь исследования их коллег по всему миру начнут работать и у них на Родине.

«Раньше нам приходилось возить детей за границу, чтобы продемонстрировать некоторые принципы, но теперь в этом нет необходимости», – поясняет учитель одной из московских школ.

На этом поле у Думы широчайшие возможности! Четыре закона Ньютона (включая закон всемирного тяготения), закон Ома, закон Бойля-Мариотта, законы Кирхгофа и так далее! И это – только физика! А ведь есть ещё и химия, и биология!

Ответить

Написать комментарий

1.1.5: Два закона энергии — Физика LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 26132

Кайл Форинаш и Вольфганг Кристиан

Одним из очень важных понятий в физике звука (и во всей физике) является закон сохранения энергии : Энергия не может быть создана или уничтожена, но она может быть преобразована из одного типа энергии в другой.

Рассмотрим следующие преобразования энергии. Вы совершаете \(10\text{ J}\) работы над пружиной игрушечного пистолета, так что накапливается \(10\text{ J}\) потенциальной энергии. Когда вы нажимаете на спусковой крючок, энергия пружины преобразуется в \(10\text{ Дж}\) кинетической энергии, и шарик вылетает из пистолета, летя вверх. Кинетическая энергия постепенно превращается в гравитационную потенциальную энергию по мере движения мяча вверх. На полпути он имеет \(5\text{J}\) кинетической энергии и \(5\text{J}\) потенциальной. Наверху не осталось кинетической энергии, но у вас есть \(10\text{J}\) гравитационной потенциальной энергии. По пути вниз потенциальная энергия постепенно переходит в кинетическую энергию. Непосредственно перед тем, как мяч коснется земли, он имеет \(10\text{J}\) кинетической энергии. Упав на землю, \(10\text{J}\) преобразуется в звук и тепло; мяч чуть теплее, чем был.

Вы также можете проследить исходный \(10\text{ J}\) назад во времени до того, как вы нажали на пружину игрушечного пистолета. Энергия для движения вашей руки исходила от химической энергии, хранящейся в вашем теле. Эта химическая энергия исходила от растений и/или животных, которых вы ели. Эта энергия в конечном итоге может быть прослежена до ядерной энергии, высвобождаемой солнцем в виде электромагнитных волн. Растения поглощали эту световую энергию, чтобы сформировать запасенную химическую энергию, которую вы можете есть. Энергия никогда не создавалась и не уничтожалась ни на одном из этих этапов преобразования. Закон сохранения энергии также называют 9-м.0030 первый закон термодинамики .

Существует второй закон энергии, который также очень важен, но нам не нужно знать подробности того, как он работает. второй закон термодинамики гласит, что всякий раз, когда вы переводите энергию из одной формы в другую, часть энергии должна (это закон!) перейти в гораздо менее полезную форму, обычно в виде случайной тепловой энергии (теплоты). . Когда механическая энергия смычка скрипки превращается в энергию колебаний струн, а затем эта энергия превращается в энергию звука в воздухе, небольшое количество общей энергии всегда превращается в тепло. Скрипка и окружающий воздух будут чуть теплее. Точно так же усилители для радиоприемников, стереосистем и электрогитар выделяют тепло, потому что они преобразуют электрическую энергию в звуковую; согласно второму закону в процессе преобразования должно выделяться некоторое количество тепла.

Рисунок \(\PageIndex{1}\)

Как видно на рисунке выше, в результате действия второго закона иногда используемая энергия составляет лишь небольшую часть от общей используемой энергии. Ваш автомобильный двигатель очень неэффективен, теряя около \(74\%\) энергии в виде тепла. Новые технологии могут улучшить некоторые вещи, но пока вы сжигаете бензин, КПД автомобильного двигателя будет оставаться значительно ниже \(50\%\) из-за второго закона термодинамики. Многие другие процессы преобразования энергии более эффективны, чем процессы, в которых сжигается источник топлива. Например, большие электродвигатели и генераторы могут иметь мощность более \(90\%\) эффективны в преобразовании электрической энергии в механическую или наоборот. Второй закон по-прежнему действует, но его последствия не столь серьезны в случае электрических преобразований.

Примеры энергосбережения: шар для боулинга, настоящие американские горки, анимация американских горок.

Эта страница под названием 1.1.5: Two Energy Laws используется в соответствии с лицензией CC BY-NC-SA 3.0 и была создана, изменена и/или курирована Кайлом Форинашем и Вольфгангом Кристианом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или Страница
Автор
Кайл Форинаш и Вольфганг Кристиан
Лицензия
СС BY-NC-SA
Версия лицензии
3,0
Теги
1. источник@https://www. compadre.org/books/SoundBook

Что такое энергетическое право? | Стать юристом по энергетике

Закон об энергетике — это область права, связанная с созданием, обеспечением соблюдения и оспариванием законов, регулирующих использование энергии. Существуют законы, регулирующие создание и сбор энергии. Есть законы, которые регулируют налогообложение использования энергии. Энергетические компании и общественность должны соблюдать законы об энергетике, поскольку они касаются продажи, использования и сохранения энергетических ресурсов.

Многие люди не осознают, насколько сильно законы и правила в области энергетики влияют на их повседневную жизнь. Каждый раз, когда вы заправляете свой автомобиль бензином, вы платите налоги на энергию. Когда вы продаете автомобиль или меняете свой номерной знак, вы платите государству, в котором живете, сборы. Когда вы используете электричество в своем доме, вы используете энергию электростанции, которая соответствует правилам ведения бизнеса. Существуют законы об энергетике на федеральном уровне, уровне штата и даже на местном уровне. Энергетические законы и политика даже влияют на международные отношения.

Разработка федеральных законов об энергетике

Большинство законов об энергетике разрабатывается Министерством энергетики США. До 1920-х годов потребление энергии в США практически не регулировалось. Начиная с 1920-х годов, когда был принят Закон о федеральной власти 1920 года, Соединенные Штаты начали жестко регулировать использование энергии по всей стране. До этого американцы в основном рассматривали энергию как неограниченный ресурс. По мере того, как они начали осознавать, что природные энергетические ресурсы ограничены, общественная поддержка нормативных актов, регулирующих и нормирующих использование энергии, начала расти. Более позднее законодательство включало Манхэттенский проект 19-го века.40s и Закон об атомной энергии 1946 года. Законодатели также вносили поправки в Федеральный закон об энергетике 1920 года в 1935 и 1986 годах.

Закон об организации Министерства энергетики 1977 года создал Министерство энергетики и Федеральную комиссию по регулированию энергетики. Министерство энергетики США находится в ведении члена кабинета президента США. Целью Министерства энергетики является регулирование ответственного использования внутренней энергии и защита национальной безопасности в связи с развитием и использованием энергии.

Области регулирования энергетики

Атомная энергетика

Одной из важных областей федерального регулирования является ядерная энергетика. Атомная энергетика важна для экономики США. Это также критически важно для национальной безопасности. Комиссия по ядерному регулированию США наблюдает за использованием ядерной энергии для энергетики и ядерной энергетики в связи с национальной обороной.

Развитие экологически чистой энергии

Закон об энергетической политике 2005 г. предусматривает налоговые льготы и кредитные гарантии для компаний и частных лиц, занимающихся разработкой и производством экологически чистой энергии. Закон также продлевает переход на летнее время в целях экономии энергии. Закон расширяет политику США, которая предлагает скидки и стимулы для использования экологически чистой энергии.

Система скидок на автомобиль, широко известная как программа «Деньги за драндулет», была принята в соответствии с Законом об энергетической политике 2009 года, чтобы побудить владельцев транспортных средств отказаться от своих автомобилей, пожирающих бензин, в пользу более экономичных моделей. Кроме того, федеральная политика США поощряет развитие чистой энергетики через Управление энергетики и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики. Офис работает с годовым бюджетом в 2,3 миллиарда долларов и инвестирует свои ресурсы в гибридные технологии, исследования и инновации в области энергетики.

Регулирование нефтегазовой отрасли

Большинство нормативно-правовых актов нефтегазовой отрасли осуществляется на государственном уровне. Все штаты в той или иной степени осуществляют надзор и регулирование в области энергетики. Однако объем регулирования в каждом штате сильно различается в зависимости от имеющихся в штате природных ресурсов. В штатах с большими запасами нефти и газа, таких как Аляска и Техас, может быть много регулирования на уровне штатов. Государственные правила диктуют, как отдельные лица и корпорации могут собирать, перерабатывать, транспортировать и, в конечном счете, продавать природные ресурсы.

Международная политика

Политики и федеральные служащие практикуют энергетическое право, работая с иностранными правительствами над заключением и обеспечением соблюдения энергетических соглашений. Иностранные правительства встречаются, чтобы обсудить использование энергии по соглашению, в том числе в рамках Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Международные лидеры также разрабатывают политику в отношении ядерных технологий и оружия, такую как Международное соглашение о нераспространении ядерного оружия.

Энергетическое право и право собственности

На микроуровне законы об энергетике связывают владельцев собственности с энергетическими компаниями, которые хотят собирать ресурсы и доставлять их потребителям. Законы об энергетике пересекаются с законами о собственности и законами о договорах, которые определяют, могут ли и на каких условиях коммунальные предприятия входить в собственность для сбора энергии или предоставления коммунальных услуг потребителям. По общему праву владельцы собственности контролировали пространство под своей землей до центра земли. Они владели пространством над своей землей в космическом пространстве. Однако в деле «Соединенные Штаты против Косби» Верховный суд США заявил, что у этих теорий общего права в области права собственности есть практические ограничения.

Юристы помогают своим клиентам решать вопросы, связанные с энергетикой, включая сбор энергии, полеты на малой высоте и другие неприятные действия и действия, связанные с посягательством на собственность. Они помогают своим клиентам понять сервитуты коммунальных услуг и разработать передовые методы доставки энергии потребителям. Независимо от того, представляют ли они частного собственника или энергетическую компанию, они помогают своим клиентам договориться об условиях аренды или продажи прав на нефть и газ в собственности.

Новая область права

Политика Министерства энергетики может быстро меняться. Адвокаты по энергетике должны помочь своим клиентам следовать этим изменениям и внедрять их. Помощь клиенту в отслеживании изменений в федеральных директивах и директивах штата позволяет клиенту оставаться в соответствии с законами и правилами, а также вести бизнес наилучшим образом. Юристы также могут помочь своим клиентам в судебных разбирательствах и официальных слушаниях, когда возникают разногласия по поводу соблюдения законов и соглашений, касающихся производства и использования энергии.

Кто практикует энергетическое право?

Юристы по энергетике живут и работают на всей территории Соединенных Штатов. Они работают в государственной и частной практике. Юристы по энергетике работают над различными концепциями, касающимися энергии.

Большинство частных юристов по энергетике работают штатными консультантами или работают в крупных корпорациях. Энергетические компании, как правило, представляют собой крупные корпорации или корпорации со значительным объемом начальных затрат. Обычно им требуется несколько юристов и команда юристов с достаточными ресурсами для удовлетворения их потребностей. Энергетическое право является сложным и охватывает широкий спектр типов права и потребностей клиентов. Крупные юридические фирмы и штатные юристы обладают опытом и ресурсами, чтобы помочь своим клиентам удовлетворить эти потребности.

Некоторые юристы могут работать в небольших фирмах и заниматься частной практикой, представляя интересы отдельных землевладельцев. Землевладельцы могут взаимодействовать с энергетическими и газовыми компаниями, если компании хотят договориться о правах на сбор энергии на территории. Юристы, представляющие владельцев недвижимости, помогают им вести переговоры по этим контрактам в соответствии с законодательством и на условиях, выгодных для их клиентов.

Многие юристы по энергетике работают в Министерстве энергетики США или в государственных агентствах, которые регулируют производство и использование энергии. Министерство энергетики США находится в Вашингтоне, округ Колумбия, и большинство федеральных юристов в области энергетики базируются за пределами этого места. Однако юристы Министерства энергетики США могут участвовать в судебных процессах, проверках и встречах на национальном уровне и даже во всем мире.

Юристы, занимающиеся частной практикой, работают по всей стране. Энергетические компании должны соблюдать как федеральные, так и государственные правила. Компаниям нужны юристы на местах, чтобы понимать их потребности, вести переговоры и заполнять нормативные документы на федеральном, государственном и местном уровнях. Адвокаты, как правило, тяготеют к районам, где есть природные ресурсы. Именно здесь энергетические компании, скорее всего, существуют, и, как следствие, именно здесь им нужны юристы. Энергетическим компаниям также нужны юристы в Вашингтоне, округ Колумбия, для лоббирования благоприятных законов и политики в области энергетики.

Зачем становиться юристом в области энергетики?

Юристы по энергетике оказывают значительное влияние на общество. Национальная энергетическая политика часто является предметом серьезных дискуссий.