Закона сохранения энергии нет

№25-1,

технические науки

Кинетическая энергия тела не всегда равна работе затраченной на изменение скорости его движения.

Похожие материалы

Известный закон сохранения энергии выведен на основе второго закона Ньютона: «Если на тело действует сила, то оно движется с ускорением», и выражается формулой P = ma, а после умножения на величину пройденного пути при ускоренном движении определяемого по формуле S = ½ V∙t, получим известный закон сохранения энергии PS=½m∙V².

Первую часть формулы назвали потенциальной энергией, а левую - кинетической энергией, хотя обе части выражения определяют величину потенциальной энергии тела разными физическими величинами.

Рассмотрим изменение энергии тела при различных характерах действия тел:

1. Тело массой m = 1 кг вместе с лабораторий падает с высоты с ускорением, а = 10 м/сек и после времени t = 1 сек лаборатория повисает на парашюте и продолжает движение со скоростью V= a∙∆t=10∙1=10 м/сек, а тело продолжает падение с прежним ускорением и после времени ∆t = 2 сек, будет иметь скорость V = a∙∆t = 10∙2 = 20 м/сек, а относительно лаборатории со скоростью ∆V=V - V = 20 – 10 = 10 м/сек.

Энергия, необходимая для уменьшения скорости тела до величины, равной скорости движения лаборатории или величины энергии тела, падающего на пол лаборатории будут пропорциональна скорости движения тела относительно лаборатории

E1 = 0.5∙ m ∆ V² = 0.5 ∙ 1 ∙ 10² = 50 дж ,

Энергия тела после удара движущегося со скоростью лаборатории, равна

E2 = 0.5∙m ∙V² = 0.5∙1∙10² = 50 дж

Суммарная кинетическая энергия тела равна

E = E1 + E2 = 50 + 50 = 100 дж

Кинетическая энергия тела движущегося со скоростью 20 м/сек. равна

Eп = 0.5∙m∙V² = 0.5∙1∙20² = 200 дж

Как видим, эта кинетическая энергия не равна кинетической энергии падающего тела на пол лаборатории и энергии движения совместно с лабораторией

E ≠ Eп

2. Наблюдатель находится вблизи экватора, движется с линейной скоростью V = 500 м/сек (в расчетах возьмем только скорость вращения Земли без скорости движения Земли по орбите вокруг Солнца), и бросил тело массой m = 1 кг на Восток или Запад со скоростью ∆V = 10 м/сек и равную ∆V = a∙∆t.

Величина энергии тела до броска равна

E1 = 0.5∙m∙V² = 0.5∙1∙500² = 125000 дж

Величина энергии после броска тела по направлению вращения Земли равна

E2 = 0.5∙m∙(V + ∆V)² = 0.5∙1∙(500 + 10)² = 130050 дж

Величина, на которую возросла энергия тела, равна:

∆E = E2 – E2 = 0.5∙m∙(V +∆V)² - 0.5∙m∙V² == 0.5∙m∙(V² + 2V∙∆V - V²) = m∙V∙∆V + 0.5∙m∙∆V² = m∙V∙a∙∆t + 0.5∙m∙a²∙t² = F∙V∙∆t + F∙0.5∙a∙t²

Как видно из формулы, увеличение энергии тела состоит из двух составляющих:

  1. величина F∙0.5∙a∙t² = 0.5∙m∙∆V² = 0.5∙1∙10² = 50 дж – есть энергия, которую затратил наблюдатель при броске тела массой m;
  2. величина F∙V∙∆t = m∙V∙∆V = 1∙500∙10 = 5000 дж – энергия, которую наблюдатель не затратил, а она появилась в результате математических преобразований.

Реализовать энергию тела после броска E теоретически возможно, но является трудно выполнимой задачей, которую не будем рассматривать. В рассмотренном примере большой интерес заключается в том, что тело под действием импульсов (с малым значением энергии ½∙m∙∆V²) заставить двигаться с большой скоростью, а, следовательно, обладать большой энергией.

3. Тело массой m1 = 1 кг, движущееся со скоростью V1 = 10 м/сек, ударяет другое тело массой m = 9 кг, и после упругого удара (удар без выделения тепла и остаточной деформации) совместно продолжают движение.

Совместная скорость движения будет равна:

V=\frac{m_{1}V_{1}}{m_{1}+m}=\frac{1\times 10}{1+10}=1m/s

Кинетическая энергия первого тела равна:

E1 = 0.5∙m1∙V1²=0.5∙1∙10² = 50 дж

Кинетическая энергия двух тел равна:

E = 0.5∙(m1 + m )∙V² = 0.5∙(1 +9)∙1² = 5 дж

Как видим, энергия исчезла, так как удар был упругим, т.е. без потери энергии на тепло и деформацию.

4.Человек движется на платформе со скоростью 10 м/сек. и бросает тело массой 1кг. по направлению движения со скоростью 10 м/сек.

Энергия тела движущегося со скоростью платформы равна

EП=0,5х1х102=50дж.

Энергия броска человеком пропорциональна скорости движения тела относительно платформы и равна

EЧ=0,5х1х102=50дж.

Суммарная энергия затраченная на тело при скорости движения 20 м /сек. равна

Е=ЕПЧ=50 +50=100дж.

Кинетическая энергия тела относительно Земли после броска равна

ЕК=0,5х1х202=200дж.

Как видно ЕК не равняется Е. Из рассмотренных примеров видно, что энергия не сохраняется.

Тело массой 1кг. за 1сек. пройдёт путь за счёт движения платформы

S_{1}=V_{n}t=10\times 1=10m

Тоже тело под действием силы 10н .за 1сек. получит ускорение 10м/сек2 и пройдёт путь равный

S_{2}=V_{n}t+0.5at^{2}=10\times 1+0.5\times 10\times 1^{2}=10+5=15m

Отсюда следует, что под действием силы тело пройдёт путь равный 5м., а следовательно работа силы равна 10x5=50дж., что соответствует энергии броска тела человеком.

Доказательством является существование вечного двигателя в природе, одним из которых является Луна, вращаясь вокруг Земли, совершает работу по подъему жидкости в морях и океанах, т.е. приливы и деформацию поверхности Земли.

Если в природе существует вечный двигатель, то имеется возможность его создания.

Примерами этого являются следующие технические разработки:

  1. «Дифференциальный планетарный механизм» патент № 2180064.
  2. «Усилитель мощностей», патент № 226838.

Предложенные устройства позволят:

  1. Получить электроэнергию в необходимых местах и количествах без сжигания энергоносителей;
  2. Любому транспортному средству и механизму работать без сжигания топлива и потребления из вне;
  3. Отказаться от добычи, транспортировки и сжигания энергоносителей;
  4. Космическим кораблям и ракетам достигать скорости света.
  5. Улучшать экологию на Земле и другие положительные эффекты.