Een auto die op een bochtige route rijdt, misschien met meerdere stops onderweg, zal zijn banden sneller verslijten dan een auto die het rechtere snelwegpad van punt A naar B neemt.
Dit komt omdat de banden de wrijvingskracht op elk moment staan ze in contact met de weg; hoe langer de reis, hoe meer wrijving en dus hoe meer thermische energie, of warmte, dat wordt gegenereerd en verloren gaat aan het milieu.
De warmte van wrijving is niet langer beschikbaar voor de auto om het werk te blijven doen - de enige manier om hem draaiende te houden is door brandstof toe te voegen. Dus de wrijvingskracht heeftresulteerde niet in enige opgeslagen energie. In feite resulteerde het in iets van het tegenovergestelde: een transformatie van energie van een meer bruikbare naar een minder bruikbare vorm.
Definitie van een niet-conservatieve kracht
Tips
Een niet-conservatieve kracht resulteert niet in enige opgeslagen energie.
Het werk van a niet conservatief kracht hangt af van de gevolgde weg; hoe langer het pad, hoe meer thermische energie wordt afgevoerd naar de omgeving. Deze energie kan niet volledig worden hergebruikt (zelfs als een deel ervan zou worden behouden, zou 100 procent ervan niet kunnen worden hergebruikt voor meer werk).
Omdat de wet van behoud van energie dicteert dat de totale energie in een gesloten systeem niet kan verandering, moet het totale werk van niet-conservatieve krachten gelijk zijn aan de verandering in mechanische energie van de systeem. Met andere woorden, alle energie die "verloren" gaat in een gesloten systeem is het resultaat van niet-conservatieve krachten.
In tegenstelling, een Conservatieve kracht resulteert in werk waarin potentiële energie wordt opgeslagen die later kan worden hergebruikt. De netto arbeid van een conservatieve kracht, en dus de hoeveelheid opgeslagen energie, hangt af van het totaal van het object verplaatsing in een rechte lijn in plaats van afgelegde afstand - het is pad onafhankelijk.
Voorbeelden van niet-conservatieve krachten
Wrijving en luchtweerstand (wat eigenlijk een andere vorm van wrijving is) resulteren beide in thermische energie, geluidsenergie en mogelijk oppervlaktevervormingen, die allemaal "verloren" gaan van het systeem en daarom energie vertegenwoordigen die het niet kan hergebruiken.
Als een rotsblok bijvoorbeeld van een klif valt, ervaart het de kracht van luchtweerstand op de weg naar beneden. De luchtweerstand genereert warmte en geluid, beide vormen van thermische energie die in de omgeving verdwijnen. Zo worden niet-conservatieve krachten soms aangeduid als: dissipatieve krachten.
Wanneer het rotsblok de grond raakt, resulteert de wrijvingskracht die het met het oppervlak voelt in meer warmte en geluid, plus een grote krater in de grond. Het rotsblok kan de verloren warmte of het verloren geluid niet terugkrijgen, en de grond zal ook niet terugkaatsen naar zijn oorspronkelijke vorm.
Waarom niet-conservatieve krachten ertoe doen?
Niet-conservatieve krachten (en de wet van energiebesparing) verklaren waarom perpetuum mobile niet mogelijk is!
In een wereld vol wrijving worden potentiële energie en kinetische energie niet altijd netjes heen en weer gewisseld. Zolang een object in beweging is, zal een deel van het totaal altijd worden omgezet in warmte door niet-conservatieve wrijvingskrachten. Hieruit volgt dat de hoeveelheid van alle energie in het universum in de vorm van warmte is altijd toenemend en uiteindelijk zal er geen bruikbare energie meer overblijven. Dit wordt soms de "hittedood" van het universum genoemd.
Dus een perpetuum mobile - of een dergelijke "eindeloze energie" -uitvinding - is fysiek onmogelijk, omdat niet alle krachten conservatief zijn.
Conservatieve versus niet-conservatieve krachten
Conservatieve krachten daarentegen zijn krachten waarvoor de hoeveelheid arbeid die wordt verricht om van punt A naar punt B te gaan, padonafhankelijk is. Conservatieve krachten omvatten de zwaartekracht en elastische krachten zoals de veerkracht.
