اطلاعات اوليه

اگر علاوه بر نيروهاي پايستار و اصطکاک ، نيروهاي ناپايستار و غير اصطکاکي را نيز در نظر بگيريم، بر اساس قضيه کار و انرژي ، مجموع کار انجام شده توسط تمام اين نيروها با تغييرات انرژي جنبشي برابر است. اگر کار انجام شده توسط نيروهاي پايستار بر روي ذره را با و کار انجام شده توسط نيروي اصطکاک را با و کل کار انجام شده توسط نيروهاي ناپايستار غير اصطکاکي را با نشان دهيم، قضيه کار انرژي به صورت زير بيان خواهد شد:

در رابطه فوق Kتغيير انرژي جنبشي است. از طرف ديگر ، مي‌دانيم که هر نيروي پايستار را مي‌توان به يک انرژي پتانسيل و هر نيروي اصطکاک را به انرژي داخلي وابسته کرد. بنابراين اگر علاوه بر موارد گفته شده صورتهاي ديگر انرژي را نيز در نظر بگيريم، خواهيم داشت:

عبارت فوق که در آن Kتغييرات انرژي جنبشي و Uتغييرات انرژي پتانسيل و انرژي داخلي سيستم است، قانون بقاي انرژي ناميده مي‌شود.

تاريخچه

قانون بقاي انرژي در واقع از تجربيات ماست و مشاهدات ما از طبيعت آن را نقض نکرده است. بر اين اساس قانون بقاي انرژي را اصل پايستگي انرژي نيز مي‌گويند. در طول تاريخ علم فيزيک بارها درستي قانون بقاي انرژي مورد سوال قرار گرفته است، اما همين ترديدها خود به محرکي براي کشف دلايل قانون بقاي انرژي تبديل شده‌اند. در اين پژوهشها ، دانشمندان در پي يافتن پديده‌هايي غير از حرکت بوده‌اند، پديده‌هايي که همراه با نيروهاي برهمکنش ميان اجسام ظاهر مي‌شوند و البته اين نوع پديده‌ها همواره وجود دارند.
در برهمکنش‌هاي ديگر ، انرژي ممکن است به صورت نور ، الکتريسيته و مانند آن توليد شود. بنابراين علاوه بر انرژي جنبشي و انرژي پتانسيل اجسامي که به صورت مستقيم قابل مشاهده هستند، صورتهاي ديگر انرژي نيز وجود دارد و در واقع ، قانون بقا انرژي بيانگر پايستگي انواع مختلف انرژي است که علاوه بر مکانيک در شاخه‌هاي ديگر علم فيزيک نيز بکار مي‌رود.

ارتباط پايستگي انرژي با پايستگي انرژي مکانيکي

هر چند اصل پايستگي انرژي جنبشي بعلاوه انرژي پتانسيل (انرژي مکانيکي) غالبا مفيد است، اما اين اصل در واقع حالت محدودي از اصل کلي بقاي انرژي است. انرژي‌هاي جنبشي و پتانسيل تنها هنگامي بقا خواهند داشت که نيروهاي پايستار عمل مي‌کنند، در صورتي که انرژي کل هميشه بقا دارد.

بقاي انرژي در نسبيت

با ظهور نسبيت انيشتين ، در قوانين بقاي فيزيک کلاسيک تجديد نظر کلي حاصل شد. به عنوان مثال ، قانون بقاي اندازه حرکت خطي و قانون مطلق بودن فضا در فيزيک کلاسيک به هم خورده و به جاي آن کميتي تعريف شد که برابر مجموع مربع اندازه حرکت خطي و مربع فاصله است و همواره پايسته مي‌ماند.
قانون بقاي انرژي نيز از اين قاعده کلي مستثني نبوده، بلکه قانون جديدي به نام پايستگي جرم بوجود آمد. بر اساس اين قانون ، جرم به انرژي و بر عکس انرژي به جرم تبديل مي‌شود. البته تمام اين موارد در سرعت‌هاي نزديک به سرعت نور صورت مي‌گيرد و در سرعت‌هاي پائين قوانين بقاي فيزيک کلاسيک به قوت خود باقي است.
منبع:http://atwis.com
/س