Історія відкриття закону збереження енергії
Дивно, але закон збереження механічної енергії – базовий закон механіки – відкрив німецький корабельний лікар Юліус Роберт фон Маєр (1814-1878 рр.), а не вчений-фізик. Маєру на момент подорожі було всього 28 років, під час стоянки корабля в тропічному регіоні при кровопускання він спостерігав, що багряно-червона кров, що випливає під час процедури у жителів холодної Європи, в тропіках нагадувала червону артеріальну ...
Маєр припустив, що кров не змінює колір, оскільки організму в тропічному кліматі немає необхідності витрачати кисень на підтримку температури тіла. Повернувшись на батьківщину, перед тим як сформулювати закон збереження механічної енергії, Роберт Маєр продовжив досліди з відкритими на той час різновидами енергії:
кінетичної,
потенціальної,
внутрішньої,
механічної;
... і зміг визначити, в чому полягає закон збереження механічної енергії.
«Тепло, електрику і переміщення представляють собою феномени, які можуть бути зведені до однієї сили, вимірюються один одним і переходять один в одного за певними законами» – писав у своїй науковій роботі Маєр.
Англійський фізик Джеймс Джоуль, іменем якого названа одиниця вимірювання енергії, і німецький натураліст Герман фон Гельмгольц, декількома роками пізніше, також описали закон збереження енергії.
Закон збереження і перетворення енергії
Сумарне число значень потенціальної і кінетичної енергії об`єкта позначають як механічна енергія. Для кожного конкретного об`єкта механічна енергія визначається не вибором системи відліку, в якій розраховують швидкість руху досліджуваного об`єкта, а встановленням рівня умовного нуля для всіх видів потенціальних енергій, визначених у даного об`єкта.
Механічна енергія визначає властивість об`єкта (системи об`єктів) здійснювати роботу за рахунок зміни швидкості переміщення об`єкта або зміни розташування взаємодіючих об`єктів щодо один одного.
Сформулюємо закон збереження механічної енергії за допомогою математичного рівняння:
Ек1 + Еп1 = Ек2 + Еп2
Дивлячись на представлену формулу видно, що енергія не з`являється з нізвідки і не зникає в невідомому напрямку; лише відбувається перетворення одного різновиду в іншу або перехід між взаємодіючими об`єктами.
В ізольованій або закритій системі, тобто системі, на яку не впливають сили ззовні або їх можливо ігнорувати, енергетичний обмін із зовнішнім середовищем не відбувається, і внутрішня енергія об`єкта не змінюється. У ній можуть відбуватися лише перетворення потенційної енергії в кінетичну і навпаки.