Kekuatan Non-Konservatif: Apa itu & Mengapa Itu Penting (dengan Contoh)

Sebuah mobil yang melaju pada rute yang berliku, mungkin dengan beberapa pemberhentian di sepanjang jalan, akan menurunkan bannya lebih cepat daripada mobil yang mengambil jalur jalan raya yang lebih lurus dari Titik A ke B.

Ini karena ban terasa kekuatan gesekan setiap saat mereka bersentuhan dengan jalan; semakin lama perjalanan, semakin banyak gesekan dan dengan demikian semakin banyak energi termal, atau panas, yang dihasilkan dan hilang ke lingkungan.

Panas dari gesekan tidak lagi tersedia untuk mobil untuk terus melakukan pekerjaan – satu-satunya cara untuk mempertahankannya adalah dengan menambahkan bahan bakar. Jadi gaya gesekan memilikitidak menghasilkan energi yang tersimpan. Faktanya, hal itu menghasilkan sesuatu yang berlawanan – transformasi energi dari bentuk yang lebih berguna ke bentuk yang kurang berguna.

• Kekuatan non-konservatif tidak menghasilkan energi yang tersimpan.

Usaha yang dilakukan oleh non-konservatif kekuatan tergantung pada jalan yang diambil; semakin panjang lintasannya, semakin banyak energi panas yang dihamburkan ke lingkungan sekitarnya. Energi ini tidak dapat digunakan kembali seluruhnya (bahkan jika sebagian disimpan, 100 persennya tidak dapat digunakan kembali untuk lebih banyak pekerjaan).

Karena hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi total dalam sistem tertutup tidak dapat berubah, usaha total yang dilakukan oleh gaya non-konservatif harus sama dengan perubahan energi mekanik dari sistem. Dengan kata lain, semua energi yang "hilang" dalam sistem tertutup adalah hasil dari gaya non-konservatif.

Sebaliknya, kekuatan konservatif menghasilkan kerja yang menyimpan energi potensial yang dapat digunakan kembali nanti. Kerja bersih yang dilakukan oleh gaya konservatif, dan dengan demikian jumlah energi yang tersimpan, bergantung pada total benda pemindahan dalam garis lurus daripada jarak yang ditempuh - itu adalah jalur independen.

Gesekan dan hambatan udara (yang sebenarnya merupakan bentuk lain dari gesekan) keduanya menghasilkan energi panas, energi suara dan mungkin deformasi permukaan, yang semuanya "hilang" dari sistem dan karena itu mewakili energi yang tidak dapat penggunaan kembali.

Misalnya, ketika batu jatuh dari tebing, ia mengalami gaya hambatan udara saat turun. Hambatan udara menghasilkan panas dan suara, kedua bentuk energi panas yang hilang ke lingkungan. Dengan demikian, gaya non-konservatif kadang-kadang disebut sebagai kekuatan disipatif.

Ketika batu itu menyentuh tanah, gaya gesekan yang dirasakannya dengan permukaan menghasilkan lebih banyak panas dan suara, ditambah kawah besar di tanah. Batu itu tidak bisa mendapatkan kembali panas atau suara yang hilang, dan tanah juga tidak akan memantul kembali ke bentuk aslinya.

Gaya non-konservatif (dan hukum kekekalan energi) menjelaskan mengapa mesin gerak abadi tidak mungkin!

Dalam dunia yang penuh gesekan, energi potensial dan energi kinetik tidak selalu berubah dengan rapi bolak-balik. Selama sebuah benda bergerak, sebagian dari total akan selalu berubah menjadi panas dari gaya gesekan non-konservatif. Oleh karena itu, jumlah semua energi di alam semesta dalam bentuk panas adalah selalu meningkat dan, pada akhirnya, tidak ada lagi energi yang berguna yang tersisa. Ini kadang-kadang disebut sebagai "kematian panas" alam semesta.

Jadi, mesin gerak abadi - atau penemuan "energi tak berujung" semacam itu - secara fisik tidak mungkin, karena tidak semua gaya bersifat konservatif.

Sebaliknya, gaya konservatif adalah gaya yang jumlah usaha yang dilakukan untuk bergerak dari titik A ke titik B tidak bergantung pada lintasan. Gaya konservatif meliputi gaya gravitasi dan gaya elastis seperti gaya pegas.