Неконсервативни сили: какво е това и защо е важно (с / примери)

Автомобил, който се движи по криволичещ маршрут, може би с множество спирки по пътя, ще износва гумите си по-бързо от този, който поема по-правия път на магистралата от точка А до точка Б

Това е така, защото гумите усещат сила на триене във всеки момент те са в контакт с пътя; колкото по-дълго е пътуването, толкова повече триене и следователно толкова повече Термална енергия, или топлина, който се генерира и губи за околната среда.

Топлината от триене вече не е достъпна за автомобила, за да продължи да върши работа - единственият начин да го поддържа е да добави гориво. Така силата на триене имане доведе до съхранена енергия. Всъщност това доведе до нещо обратното - трансформация на енергията от по-полезна в по-малко полезна форма.

• Неконсервативна сила не води до съхранена енергия.

Работата, извършена от a неконсервативен сила зависи от изминатия път; колкото по-дълъг е пътят, толкова повече топлинна енергия се разсейва в околната среда. Тази енергия не може да бъде използвана напълно (дори ако част от нея е била задържана, 100 процента от нея не може да бъде използвана повторно за повече работа).

Защото законът за запазване на енергията повелява, че общата енергия в затворена система не може промяна, общата работа, извършена от неконсервативни сили, трябва да се равнява на промяната в механичната енергия на система. С други думи, цялата енергия, която се „губи“ в затворена система, е резултат от неконсервативни сили.

За разлика от тях, a консервативна сила води до работа, която съхранява потенциалната енергия, която може да бъде използвана повторно по-късно. Нетната работа, извършена от консервативна сила, и по този начин количеството съхранена енергия, зависи от общата сума на обекта денивелация по права линия, а не изминато разстояние - това е независим от пътя.

Триенето и въздушното съпротивление (което всъщност е друга форма на триене) водят до топлинна енергия, звукова енергия и евентуално повърхностни деформации, всички от които се "губят" от системата и следователно представляват енергия, която тя не може повторно използване.

Например, когато камък пада от скала, той изпитва силата на въздушното съпротивление по пътя надолу. Въздушното съпротивление генерира топлина и звук, двете форми на топлинна енергия, които се разсейват в околната среда. По този начин неконсервативните сили понякога се наричат дисипативни сили.

Когато камъкът удари земята, силата на триене, която усеща с повърхността, води до повече топлина и звук, плюс голям кратер в земята. Камъкът не може да върне загубената топлина или звук, нито земята ще отскочи до първоначалната си форма.

Неконсервативните сили (и законът за запазване на енергията) обясняват защо вечните машини за движение не са възможни!

В свят, пълен с триене, потенциалната енергия и кинетичната енергия не винаги се преобразуват спретнато напред-назад. Докато един обект е в движение, част от общото количество винаги ще се трансформира в топлина от неконсервативни сили на триене. От това следва, че количеството на цялата енергия във Вселената под формата на топлина е винаги се увеличава и в крайна сметка няма да остане повече полезна енергия. Това понякога се нарича "топлинна смърт" на Вселената.

По този начин една вечна машина за движение - или всяко подобно изобретение за „безкрайна енергия“ е физически невъзможно, тъй като не всички сили са консервативни.

За разлика от тях, консервативните сили са сили, за които количеството работа, извършена при преместване от точка А до точка Б, не зависи от пътя. Консервативните сили включват гравитационната сила и еластичните сили като пружинната сила.