1.實體世界中的守恒定律
實體世界中存在着一些守恒定律,其中,有些是嚴格的,有些是近似的。一個守恒定律常常是宇宙中某種基本對稱性的結果。能量,動量,角動量,電荷,重子數,奇異數以及别的一些實體量都有他們對應的守恒定律。
如果在一個問題中所有的力都是已知的,而且我們既有能力,又有計算速度和容量足夠大的而計算機,以至可以求出問題中所有質點的軌道,那麼,守恒定律并不能多給我們什麼知識。但是,由于我們并不掌握全部作用力的情況,而且也沒有那麼大的能力和那麼好的裝置,是以守恒定律實際上是十分有力的工具,因為:
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守恒定律與軌道的細節無關,而且常常與特定力的細節無關。是以,守恒定律是表述運動方程的那些非常普通,重要的結果的一種方式。一個守恒定律有時就能告訴我們某件事情是不可能的。
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守恒定律甚至還可以用于對所有關力還不了解的情況,如粒子實體
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守恒定律和不變性有密切關系
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即使有關的力已經精确的知道了,一個守恒定律仍然可能是求解一個質點運動的友善工具
2.概念和能量公式推導
品質為M的粒子,t = 0有一個力作用在其上面,之後,方向和大小保持不變,按牛頓第二定律
經過時間t以後,該粒子速度:
上式右端是時間t内該粒子動量的變化,左端稱為同一時間内力的沖量
公式(3)告訴我們動量的變化率等于沖量
設初始位置為
,對公式(2)的時間積分,得到
由(2)解出t:
将(5)代入(4),得到:
被定義為粒子的動能,左端就是動能的變化量。F(y - y0)被稱為作用力對質點所做的功。
3.勢能的定義:
勢能是把物體從一個初始位置(規定這一點的勢能為0)沒有加速的移動到給定點時我們所做的功。
首先,勢能單純是位置的函數,隻是物體或系統坐标的函數,其次,要指明零點,隻有勢能的變化是有意義的;
例如,勢能可以轉化為動能,或者反過來,動能産生勢能。