Amikor valaki egy kávéscsészét leemel az asztalról, akkor dolgozika gravitáció ellen.Miután a csésze már nem az asztalon van, hanem a levegőben, tárolja a potenciális energiát. Ha elengednék, leesne.
A gravitációs erő példa akonzervatív erő. A körülöttünk lévő más erők hasonlóan tárolják az energiát egy rendszerben, ha olyan tárgyakat tartanak egy adott konfigurációban, amelyek mozgást eredményeznek, és a tárolt energiát kinetikus energiává alakítják, miután felszabadultak.
A rendszer teljes kinetikus és potenciális energiáját a rendszer teljes mechanikai energiájának nevezzük. Az összes energia a mechanikai energia, a hő- és egyéb energiaösszegek összege.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A konzervatív erők tárolt potenciális energiát eredményeznek.
Konzervatív erő meghatározása
Vessen egy pillantást újra arra a kávéscsészére. Vajon a csészét felfelé dobják-e az ember derekánál, mielőtt derékmagasságban a kezébe fogják, vagy egyszerűen felemeli egyenesen a derékmagasságig, a gravitációs potenciál energia mennyisége, amelyet a csésze tartalmaz a végén, megmarad azonos. Ugyanaz az esése lesz, ha mindkét esetben derékmagasságból esik.
Másképp fogalmazva: az a potenciális energia, amelyet egy tárgy konzervatív erő megtapasztalásakor nyerútfüggetlen: csak az objektumtól függvégső elmozdulás (a végső helyzet és a kiindulási helyzet különbsége), nem pedig a teljes megtett távolság. Míg az első esetben a csésze utazottösszesen távolabbaz a ponttól a b pontig - felfelé haladva, azonnal megáll, majd leesik a kezek felé ami elkapta - még mindig ugyanabban a helyzetben kezdődött és végződött, mint az egyszerűen felemelt csésze fel. Ez a potenciális energia teljes változását eredményezia gravitációs erőtőlminden csészéhez ugyanaz.
Ezzel szemben egy nem konzervatív erő nem eredményez tárolt energiát. Ehelyett a nem konzervatív erők által a munka elvégzéséhez felhasznált energiaeloszlik hő (hőenergia) formájában a környező környezetbe, és nem használható fel újra.
A konzervatív erő másik meghatározása az, amelyben a zárt pályán végzett nettó munka nulla. A zárt út az, amelyben az objektum ugyanabban a helyzetben kezdődik és végződik (elmozdulása nulla). Mivelmunkaa fizikában az erőFegy tárgyra hatva elmozdulásának szorzatad
W = Fd
ebből következik, hogy ha egy tárgy elmozdulása nulla, akkor a teljes munka is. A mozgató erő tehát konzervatív lehetett.
Példák a konzervatív erőkre
A gravitációhoz hasonlóan más konzervatív erők is megváltoztatják az objektum helyzetét, ami tárolt energiát eredményez. Például a tekercselt játék rugójának ereje, mint a Slinky vagy az íjra visszahúzott nyíl, konzervatív erők, csakúgy, mint az elektrosztatikus két töltött részecskét egymástól bizonyos távolságban tartó erők, vagy az északi és déli pólust vagy két rúdmágneset tartó mágneses erők egymástól.
Amint a tárgyakat „elengedik” ezen esetek bármelyikében, elmozdulnak. A Slinky felugrik, a nyíl a cél felé repül, vagy a részecskék vonzanak vagy taszítanak.
Miért számít a konzervatív erőknek
A konzervatív erők lehetővé teszik az emberek számára az olyan energia tárolását, amelyet később hasznos munkára lehet használni. Újrafelhasználható energia forrása - egy tárgy felemelhető a földről, hogy a gravitációs erő újra és újra hatjon rá, és egy íj és nyíl többször is beállítható és elengedhető.
A konzervatív erők természetesen nem léteznek elszigetelten. Az itt leírt helyzetek mindegyikébennémi energia mindig a súrlódási erő hőjeként oszlik el, egy nem konzervatív erő, és már nem képes közvetlenül visszatérni a rendszerben tárolt energiához.
A konzervatív erők sem korlátlanok. Egy ponton egy kifeszített rugó eléri rugalmassági határát és elszakad. A túl magasról leesett kávéscsésze javíthatatlanul összetörik. De e tárgy határainak alapos megértésével egy fizikus vagy mérnök gátakat, nagyapai órákat, autóakkumulátorokat és számtalan egyéb eszközt készíthet, amelyek hasznos dolgokra képesek.
