Ich versuche, grundlegende Energiekonzepte zu verstehen, und ich habe eine Frage zur Energieeinsparung.
Laut Feynmans Buch und Wikipedia besagt das Energieerhaltungsgesetz, dass isolierte physikalische Systeme (physikalische Systeme, auf die keine resultierende Kraft ausgeübt wird, sondern nur innere Kräfte) ihre Energie erhalten haben.
Aber dann stelle ich mir irgendein Objekt irgendwo über der Erdoberfläche vor (ohne Rücksicht auf den Luftwiderstand). Es ist eindeutig kein isoliertes physikalisches System (Schwerkraft wird auf es ausgeübt), aber irgendwie wird seine Energie während seines freien Falls erhalten (seine potentielle Energie, basierend auf seiner Position relativ zur Erde, wird auf seine kinetische Energie übertragen).
Ich weiß, dass das Erde-Objekt-System als isoliertes System betrachtet werden kann, aber was mich neugierig macht, ist, dass für einige nicht isolierte Systeme (die Masse über der Erde) Energie erhalten bleibt.
Es scheint also, als ob der Energieerhaltungssatz manchmal nur für isolierte Systeme funktioniert, manchmal aber auch für nicht isolierte Systeme.
Auf welche Arten von Systemen trifft der Energieerhaltungssatz wirklich zu? Oder was sind „isolierte physikalische Systeme“ wirklich?
Wie Sie zitiert haben,
Das Energieerhaltungsgesetz besagt, dass die Energie isolierter physikalischer Systeme erhalten bleibt.
Aber niemand sagt, dass die Energie eines nicht isolierten Systems nicht erhalten bleiben kann.
Auf die Masse über der Erde wirkt ein konservatives Feld, das Gravitationsfeld. In einem konservativen Feld bleibt die Gesamtenergie eines Körpers erhalten, während er sich nur reversibel von einer Form in eine andere umwandelt. In Ihrem Fall wandelt sich die potenzielle Energie der Gravitation in kinetische Energie und zurück um. Dh bei einem Sturz auf die Erde, wenn die Kollision des Objekts mit der Erde vollständig elastisch ist (kein Energieverlust), würde das Objekt zurückprallen, dann wieder fallen und so weiter.
Absolut isolierte Systeme gibt es nicht , nur annähernd isolierte. Das Universum ist voller Körper, und jedes Objekt ist der Anziehungskraft anderer Objekte ausgesetzt. In unseren Labors führen wir alle Arten von Experimenten im Vakuum durch , aber wir können niemals ein absolutes Vakuum realisieren .
Über die Energieerhaltung können wir in der klassischen Physik sagen, dass sie immer gilt, unter der Bedingung, dass wir alle am untersuchten Prozess beteiligten Energieformen berücksichtigen . Wenn wir beispielsweise bei der Untersuchung Ihres sich im Gravitationsfeld der Erde bewegenden Objekts die Reibung mit der Luft berücksichtigen, gilt die Erhaltung der mechanischen Energie nicht mehr . Aber wenn wir die durch Reibung verlorene Energie hinzufügen, bleibt die Gesamtenergie konstant.
Um das zu erweitern, was Sofia gesagt hat, ist die Masse über der Erde kein isoliertes System, weil die Schwerkraft auf sie einwirkt. Wie sie sagte, verlassen nur ungefähr isolierte Systeme den Ausgang, stellen Sie sich einen Eisenklumpen in einem Raum vor. In dem Raum ist ein Magnetfeld aufgebaut, aber weil Sie sich darin befinden, wissen Sie es nicht. Der Klumpen beginnt sich zu bewegen und Sie messen KE. Sie würden schließen, dass das Tief gebrochen ist, aber Sie haben wirklich kein geschlossenes System in Betracht gezogen. Wenn Sie gewusst hätten, dass es ein Feld gibt, dann hätten Sie vorher eine potentielle Energie gemessen und somit wäre der Gewinn an KE sinnvoll gewesen
John Rennie
nerdig