Când cineva ridică o ceașcă de cafea de pe masă, lucreazăîmpotriva gravitației.Odată ce ceașca nu mai este pe masă, ci în aer, ea a stocat energie potențială. Dacă ar fi dat drumul, ar cădea.
Forța gravitațională este un exemplu de aforță conservatoare. Alte forțe din jurul nostru stochează în mod similar energia într-un sistem ținând obiecte într-o anumită configurație care va avea ca rezultat mișcarea, transformând energia stocată în energie cinetică, odată eliberată.
Energia cinetică și potențială totală dintr-un sistem este denumită energia mecanică totală a sistemului. Energia totală este suma energiei mecanice și termice și a altor forme de energie.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Forțele conservatoare duc la energia potențială stocată.
Definiția unei forțe conservatoare
Uită-te din nou la ceașca de cafea. Dacă ceașca este aruncată în sus mai sus decât talia persoanei înainte de a fi prinsă în mâinile lor la înălțimea taliei, sau dacă ea este ridicat pur și simplu până la înălțimea taliei, cantitatea de energie potențială gravitațională pe care o conține ceașca la sfârșit rămâne la fel. Va avea aceeași cădere dacă scade de la înălțimea taliei în ambele cazuri.
Cu alte cuvinte, cantitatea de energie potențială pe care o câștigă un obiect din experiența unei forțe conservatoare esteindependent de cale: depinde doar de obiectdeplasarea finală (diferența dintre poziția finală și poziția inițială), nu distanța totală parcursă. În timp ce în primul caz cupa a călătoritmai departe în totalde la punctul a la punctul b - mișcându-se în sus, oprindu-se instantaneu și apoi căzând pe mâini asta l-a prins - tot a început și s-a terminat în aceleași poziții ca ceașca care a fost pur și simplu ridicată sus. Aceasta face schimbarea totală a energiei potențialedin forța gravitațieipentru fiecare cană la fel.
În schimb, o forță neconservatoare nu are ca rezultat energie stocată. În schimb, energia utilizată de o forță neconservatoare pentru a lucrarisipeste în mediul înconjurător ca căldură (energie termică) și nu pot fi refolosite.
O altă definiție comună a unei forțe conservatoare este una în care munca netă realizată într-o cale închisă este zero. O cale închisă este una în care obiectul începe și se termină în aceeași poziție (deplasarea sa este zero). pentru cămuncăîn fizică este forțaFacționând asupra unui obiect de ori deplasarea acestuiad
W = Fd
rezultă că dacă deplasarea unui obiect este zero, la fel este și lucrarea totală. Forța care l-a mișcat, atunci, trebuie să fi fost conservatoare.
Exemple de forțe conservatoare
La fel ca gravitația, alte forțe conservatoare determină o schimbare a poziției unui obiect care are ca rezultat energia stocată. De exemplu, forța arcului într-o jucărie înfășurată ca un Slinky sau o săgeată care este trasă înapoi pe un arc sunt forțe conservatoare, la fel ca și electrostatica forțele care țin două particule încărcate la o anumită distanță una de cealaltă sau forțele magnetice care țin polii nord și sud sau doi magneți cu bare în afară.
De îndată ce obiectele sunt „eliberate” în oricare dintre aceste cazuri, ele se vor mișca. Slinky va apărea, săgeata va zbura către țintă sau particulele vor atrage sau respinge.
De ce contează forțele conservatoare
Forțele conservatoare permit oamenilor să stocheze energie care mai târziu poate fi pusă la lucru util. Ele sunt o sursă de energie reutilizabilă - un obiect poate fi ridicat de pe sol pentru ca forța gravitațională să acționeze asupra lui peste tot, iar un arc și săgeată pot fi setate și eliberate de mai multe ori.
Bineînțeles, în adevăratul val, forțele conservatoare nu există în mod izolat. În fiecare dintre situațiile descrise aici,o anumită energie este întotdeauna disipată ca căldură din forța de frecare, o forță neconservatoare și care nu mai poate reveni direct la energia stocată în sistemul respectiv.
Nici forțele conservatoare nu sunt ele însele nelimitate. La un moment dat, un arc întins își va atinge limita elastică și se va rupe. O ceașcă de cafea căzută de prea sus se va sparge fără reparații. Dar, cu o înțelegere solidă a limitelor acestor obiecte, un fizician sau inginer poate face baraje, ceasuri de bunic, baterii pentru mașini și multe alte dispozitive care pot face lucruri utile.
