Samochód jadący po krętej trasie, być może z wieloma przystankami po drodze, zużyje opony szybciej niż samochód, który jedzie prostszą drogą autostradową z punktu A do B.
Dzieje się tak, ponieważ opony czują siła tarcia w każdej chwili mają kontakt z drogą; im dłuższa podróż, tym większe tarcie, a tym samym tym więcej the energia cieplna, lub ciepło, która jest generowana i tracona dla środowiska.
Ciepło z tarcia nie jest już dostępne dla samochodu, aby kontynuować pracę – jedynym sposobem na utrzymanie go jest dodanie paliwa. Tak więc siła tarcia manie spowodowało żadnej zmagazynowanej energii. W rzeczywistości doprowadziło to do czegoś odwrotnego – przekształcenia energii z bardziej użytecznej w mniej użyteczną formę.
Definicja siły niekonserwatywnej
Wskazówki
Siła niekonserwatywna nie powoduje gromadzenia się energii.
Praca wykonana przez a nie trwałe siła zależy od obranej drogi; im dłuższa droga, tym więcej energii cieplnej jest rozpraszane do otaczającego środowiska. Ta energia nie może być w całości wykorzystana ponownie (nawet jeśli część z niej została zatrzymana, 100 procent nie może być ponownie wykorzystane do dalszej pracy).
Ponieważ prawo zachowania energii mówi, że całkowita energia w układzie zamkniętym nie może zmiany, całkowita praca wykonana przez siły niezachowawcze musi być równa zmianie energii mechanicznej system. Innymi słowy, cała energia, która jest „tracona” w układzie zamkniętym, jest wynikiem działania sił niezachowawczych.
W przeciwieństwie do tego Konserwatywna siła skutkuje pracą, która przechowuje energię potencjalną, którą można później ponownie wykorzystać. Praca sieciowa wykonana przez siłę zachowawczą, a co za tym idzie ilość zmagazynowanej energii, zależy od całości obiektu przemieszczenie w linii prostej, a nie przebytej odległości - jest ścieżka niezależna path.
Przykłady sił niekonserwatywnych
Tarcie i opór powietrza (który jest tak naprawdę inną formą tarcia) dają zarówno energię cieplną, energię dźwięku, jak i prawdopodobnie deformacje powierzchni, z których wszystkie są „utracone” z systemu i dlatego reprezentują energię, której nie może on ponowne użycie.
Na przykład, gdy głaz spada z klifu, podczas schodzenia doświadcza siły oporu powietrza. Opór powietrza generuje ciepło i dźwięk, obie formy energii cieplnej, które rozpraszają się do otoczenia. Tak więc siły niekonserwatywne są czasami określane jako siły rozpraszające.
Kiedy głaz uderza w ziemię, siła tarcia, jaką odczuwa o powierzchnię, powoduje więcej ciepła i dźwięku, a także duży krater w ziemi. Głaz nie może odzyskać utraconego ciepła ani dźwięku, ani ziemia nie odbije się z powrotem do swojego pierwotnego kształtu.
Dlaczego siły niekonserwatywne mają znaczenie
Niekonserwatywne siły (i prawo zachowania energii) wyjaśniają, dlaczego maszyny perpetuum mobile nie są możliwe!
W świecie pełnym tarcia energia potencjalna i energia kinetyczna nie zawsze zamieniają się w tę i z powrotem. Dopóki obiekt jest w ruchu, część całości zawsze zostanie przekształcona w ciepło z niekonserwatywnych sił tarcia. Wynika z tego, że ilość całej energii we wszechświecie w postaci ciepła wynosi zawsze rośnie i ostatecznie nie pozostanie już użyteczna energia. Jest to czasami określane jako „śmierć cieplna” wszechświata.
Tak więc maszyna perpetuum mobile – lub jakikolwiek inny wynalazek „nieskończonej energii” – jest fizycznie niemożliwy, ponieważ nie wszystkie siły są zachowawcze.
Konserwatywne kontra niekonserwatywne siły
Natomiast siły zachowawcze to siły, dla których ilość pracy wykonanej podczas przemieszczania się z punktu A do punktu B jest niezależna od ścieżki. Siły zachowawcze obejmują siłę grawitacji i siły sprężystości, takie jak siła sprężyny.