Kai kas nors pakelia kavos puodelį nuo stalo, jie dirbaprieš sunkumą.Kai puodelis nebebus ant stalo, bet oro, jis sukaupė potencialią energiją. Jei paleistų, jis nukristų.
Sunkio jėga yra a pavyzdyskonservatyvi jėga. Kitos mus supančios jėgos taip pat kaupia energiją sistemoje, laikydamos tam tikros konfigūracijos objektus, kurie sukels judesį, paverčiant sukauptą energiją į kinetinę energiją.
Bendra sistemos kinetinė ir potenciali energija vadinama bendra sistemos mechanine energija. Bendra energija yra mechaninės energijos ir šiluminės bei kitų energijos rūšių suma.
TL; DR (per ilgai; Neskaitė)
Konservatyvios jėgos lemia sukauptą potencialią energiją.
Konservatorių jėgos apibrėžimas
Dar kartą pažvelkite į tą kavos puodelį. Ar puodelis yra užmestas aukščiau už žmogaus juosmenį, prieš jį suimant į rankas juosmens aukštyje, ar jis yra tiesiog pakeltas tiesiai iki juosmens aukščio, gravitacijos potencialo energijos kiekis, kurį puodelis turi pabaigoje, išlieka tas pats. Bet kuriuo atveju jis nukris nuo juosmens aukščio.
Kitaip tariant, potencialios energijos kiekis, kurį objektas įgyja patyręs konservatyvią jėgą, yranepriklausomas nuo kelio: tai priklauso tik nuo objektogalutinis poslinkis (skirtumas tarp galutinės padėties ir pradinės padėties), o ne viso nuvažiuoto atstumo. Nors pirmuoju atveju taurė keliavoiš viso toliauiš taško a į tašką b - juda aukštyn, akimirksniu sustoja, o po to krenta žemyn iki rankų tai pagavo - jis vis tiek prasidėjo ir baigėsi tomis pačiomis pozicijomis kaip ir taurė, kuri buvo tiesiog pakelta aukštyn. Tai daro bendrą potencialios energijos pokytįnuo sunkio jėgoskiekvienam puodeliui tas pats.
Priešingai, nekonservatyvi jėga nesukaupia energijos. Vietoj to energija, kurią darbui naudoja nekonservatyvi jėgaišsisklaido kaip šiluma (šiluminė energija) ir negali būti pakartotinai panaudota.
Kitas įprastas konservatyvios jėgos apibrėžimas yra tas, kad uždarame kelyje atliktas grynasis darbas yra lygus nuliui. Uždaras kelias yra tas, kuriame objektas prasideda ir baigiasi toje pačioje padėtyje (jo poslinkis lygus nuliui). Nesdarbasfizikoje yra jėgaFveikiant daiktą, jo pasislinkimas yra didesnisd
W = Fd
tai reiškia, kad jei objekto poslinkis yra lygus nuliui, tai yra ir visas darbas. Jėga, kuri ją išjudino, turėjo būti konservatyvi.
Konservatorių pajėgų pavyzdžiai
Kaip ir gravitacija, kitos konservatyvios jėgos sukelia objekto padėties pasikeitimą, dėl kurio kaupiasi energija. Pvz., Spyruoklinė jėga suvyniotame žaisle, pavyzdžiui, „Slinky“ ar strėlė, traukiama atgal ant lanko, yra konservatyvios jėgos, kaip ir elektrostatinė jėga. jėgos, laikančios dvi įkrautas daleles tam tikru atstumu viena nuo kitos, arba magnetinės jėgos, laikančios Šiaurės ir Pietų ašigalius arba du juostinius magnetus atskirai.
Kai tik šiais atvejais objektai bus „paleisti“, jie judės. „Slinky“ pasirodys, rodyklė nuskris į taikinį arba dalelės pritrauks ar atstums.
Kodėl konservatorių pajėgos yra svarbios
Konservatyvios jėgos leidžia žmonėms kaupti energiją, kuri vėliau gali būti panaudota naudingam darbui. Jie yra daugkartinės energijos šaltinis - objektą galima pakelti nuo žemės, kad gravitacinė jėga jį veiktų vėl ir vėl, o lanką ir strėlę galima nustatyti ir paleisti kelis kartus.
Be abejo, realiame ore konservatorių jėgos neegzistuoja atskirai. Kiekvienoje iš čia aprašytų situacijųtam tikra energija visada išsiskiria kaip trinties jėgos šiluma, nekonservatyvi jėga ir nebegali tiesiogiai grįžti prie sukauptos energijos toje sistemoje.
Taip pat ir pačios konservatorių jėgos nėra beribės. Tam tikru momentu ištemptas spyruoklė pasieks savo elastinę ribą ir sulaužys. Iš per aukšto nuleistas kavos puodelis sutraiškys. Bet gerai suprasdamas šių objektų ribas, fizikas ar inžinierius gali pagaminti užtvankas, senelio laikrodžius, automobilio akumuliatorius ir begalę kitų prietaisų, galinčių padaryti naudingų dalykų.