Mittekonservatiivsed jõud: mis see on ja miks see on oluline (koos näidetega)

Kurvilisel marsruudil sõitev auto, võib-olla mitme peatusega, kulub rehvid kiiremini kui see, mis sõidab sirgemat maanteed pidi punktist A B-ni.

Seda seetõttu, et rehvid tunnevad hõõrdejõud igal hetkel on nad teega kontaktis; mida pikem teekond, seda rohkem hõõrdumist ja seega ka rohkem soojusenergiavõi kuumus, mis tekib ja kaob keskkonnale.

Hõõrdumisest tulenev soojus pole autole enam töö jätkamiseks kättesaadav - ainus viis seda hoida on kütuse lisamine. Seega hõõrdejõud onei põhjustanud salvestatud energiat. Tegelikult oli selle tulemuseks midagi vastupidist - energia muundumine kasulikumast vähem kasulikuks vormiks.

• Mittekonservatiivne jõud ei too kaasa salvestatud energiat.

Töö, mille tegi a mittekonservatiivne jõud sõltub valitud teest; mida pikem tee, seda rohkem soojusenergiat ümbritsevasse keskkonda hajub. Seda energiat ei saa täielikult taaskasutada (isegi kui osa sellest säiliks, ei saaks 100 protsenti sellest uuesti tööks kasutada).

Sest energia jäävuse seadus dikteerib, et suletud süsteemi koguenergia ei saa muutuste korral peab mittekonservatiivsete jõudude kogu töö võrduma muutusega mehaanilises energias süsteemi. Teisisõnu,

Seevastu a konservatiivne jõud tulemuseks on töö, mis salvestab potentsiaalset energiat, mida saab hiljem uuesti kasutada. Konservatiivse jõu tehtud netotöö ja seega salvestatud energia hulk sõltub objekti kogumahust nihe pigem sirgjooneliselt kui läbitud vahemaaga - on tee sõltumatu.

Hõõrdumine ja õhutakistus (mis on tegelikult veel üks hõõrdumise vorm) annavad mõlemad soojusenergiat, helienergiat ja võimalikud pinna deformatsioonid, mis kõik on süsteemist "kadunud" ja esindavad seetõttu energiat, mida ta ei saa taaskasuta.

Näiteks kui rändrahn kaljult alla kukub, kogeb ta laskumisel õhutakistuse jõudu. Õhutakistus tekitab soojust ja heli, mõlemad soojusenergia vormid, mis hajuvad keskkonda. Seega viidatakse mõnikord mittekonservatiivsetele jõududele hajuvad jõud.

Kui rändrahn põrkab vastu maad, annab hõõrdejõud, mida see pinnaga tunneb, rohkem soojust ja heli ning lisaks suur kraater maas. Rändrahn ei saa kaotatud soojust ega heli tagasi ega maa põrgu tagasi oma esialgsele kujule.

Mittekonservatiivsed jõud (ja energiasäästu seadus) selgitavad, miks igiliikurid pole võimalikud!

Hõõrdumist täis maailmas ei muuda potentsiaalne energia ja kineetiline energia alati korralikult edasi-tagasi. Niikaua kui objekt on liikumises, muundatakse osa koguarvust alati mittekonservatiivsete hõõrdejõudude soojusena. Sellest järeldub, et kogu universumi energia kogus soojuse kujul on alati suureneb ja lõpuks ei jää enam kasulikku energiat. Mõnikord nimetatakse seda universumi "kuumaks surmaks".

Seega on igiliikur - või mõni muu selline "lõputu energia" leiutis - füüsiliselt võimatu, sest kõik jõud pole konservatiivsed.

Seevastu konservatiivsed jõud on jõud, mille jaoks punktist A punkti B liikumisel tehtud töö hulk on teest sõltumatu. Konservatiivsete jõudude hulka kuuluvad gravitatsioonijõud ja elastsed jõud, näiteks vedrujõud.