Når nogen løfter en kaffekop fra bordet, arbejder demod tyngdekraften.Når koppen ikke længere er på bordet, men i luften, har den lagret potentiel energi. Hvis slip, ville det falde.
Tyngdekraften er et eksempel på enkonservativ styrke. Andre kræfter omkring os gemmer ligeledes energi i et system ved at holde genstande i en bestemt konfiguration, der vil resultere i bevægelse og omdanne den lagrede energi til kinetisk energi, når de først er frigivet.
Den samlede kinetiske og potentielle energi i et system kaldes systemets samlede mekaniske energi. Den samlede energi er summen af den mekaniske energi og termiske og andre energiformer.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Konservative kræfter resulterer i lagret potentiel energi.
Definition af en konservativ styrke
Se på den kaffekop igen. Uanset om koppen kastes højere op end personens talje, før den bliver fanget i deres hænder i taljehøjde, eller om den løftes simpelthen lige op til taljehøjde, forbliver mængden af tyngdepotentialenergi, koppen indeholder i slutningen samme. Det vil have det samme fald, hvis det falder fra taljehøjde i begge tilfælde.
Sagt på en anden måde, hvor meget potentiel energi et objekt får ved at opleve en konservativ kraft erstiuafhængig: det afhænger kun af objektetsendelig forskydning (forskellen mellem endelig position og startposition), ikke den samlede tilbagelagte afstand. Mens koppen i det første tilfælde rejstelængere i altfra punkt a til punkt b - bevæger os op, stopper øjeblikkeligt og falder derefter ned til hænderne der fangede det - det startede stadig og sluttede i de samme positioner som koppen, der simpelthen blev løftet op. Det gør den samlede ændring i potentiel energifra tyngdekraftenfor hver kop det samme.
I modsætning hertil resulterer en ikke-konservativ styrke ikke i lagret energi. I stedet fungerer den energi, som en ikke-konservativ kraft bruger til at udføreforsvinder ind i det omgivende miljø som varme (termisk energi) og kan ikke genbruges.
En anden almindelig definition af en konservativ styrke er en, hvor nettoarbejde udført i en lukket sti er nul. En lukket sti er en, hvor objektet starter og slutter i samme position (dets forskydning er nul). Fordiarbejdei fysik er kraftenFvirker på et objekt gange dets forskydningd
W = Fd
heraf følger, at hvis forskydningen af et objekt er nul, så er det samlede arbejde. Den styrke, der flyttede den, må derfor have været konservativ.
Eksempler på konservative styrker
Ligesom tyngdekraften forårsager andre konservative kræfter en ændring i et objekts position, der resulterer i lagret energi. For eksempel er fjederkraften i et oprullet legetøj som en Slinky eller en pil, der trækkes tilbage på en bue, konservative kræfter, ligesom den elektrostatiske kræfter, der holder to ladede partikler i en vis afstand fra hinanden, eller de magnetiske kræfter, der holder nord- og sydpolen eller to stangmagneter en del.
Så snart objekterne "slippes" i nogen af disse tilfælde, vil de bevæge sig. Slinky vil dukke op, pilen flyver til målet, eller partiklerne tiltrækker eller frastøder.
Hvorfor de konservative styrker har betydning
Konservative kræfter tillader mennesker at lagre energi, som senere kan udnyttes nyttigt. De er en kilde til genanvendelig energi - en genstand kan hæves fra jorden for at tyngdekraften kan virke på den igen og igen, og en bue-og-pil kan indstilles og frigives flere gange.
Naturligvis eksisterer konservative kræfter ikke i isolation i den virkelige wold. I hver af de situationer, der er beskrevet her,noget energi spredes altid som varme fra friktionskraften, en ikke-konservativ styrke og ikke længere i stand til at vende tilbage direkte til lagret energi i dette system.
De konservative kræfter er heller ikke ubegrænsede. På et tidspunkt når en strakt fjeder sin elastiske grænse og går i stykker. En kaffekop, der er faldet for højt, smadrer fra hinanden uden reparation. Men med en solid forståelse af disse objekts grænser kan en fysiker eller ingeniør lave dæmninger, bedstefarure, bilbatterier og utallige andre enheder, der kan gøre nyttige ting.