Keď niekto zdvihne šálku kávy zo stola, pracujeproti gravitácii.Akonáhle pohár už nie je na stole, ale vo vzduchu, má v sebe uloženú potenciálnu energiu. Keby to pustilo, padlo by to.
Tiažová sila je príkladom akonzervatívna sila. Ostatné sily okolo nás podobne ukladajú energiu v systéme tým, že držia objekty v konkrétnej konfigurácii, ktorá bude mať za následok pohyb a po uvoľnení transformuje uloženú energiu na energiu kinetickú.
Celková kinetická a potenciálna energia v systéme sa označuje ako celková mechanická energia systému. Celková energia je súčtom mechanickej energie a tepelnej a iných foriem energie.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Výsledkom konzervatívnych síl je uložená potenciálna energia.
Definícia konzervatívnej sily
Znova sa pozrite na tú šálku kávy. Či je pohár hodený smerom hore vyššie ako pás osoby predtým, ako je chytený do rúk vo výške pásu, alebo či sa jednoducho zdvihne priamo do výšky pásu, množstvo gravitačnej potenciálnej energie, ktoré pohár obsahuje na konci, zostáva to isté. Rovnaký pokles bude mať, ak v obidvoch prípadoch klesne z výšky pásu.
Inými slovami, množstvo potenciálnej energie, ktorú objekt získa prežitím konzervatívnej sily, jenezávislý na ceste: záleží len na objektekonečné posunutie (rozdiel medzi konečnou polohou a počiatočnou polohou), nie celková prejdená vzdialenosť. Zatiaľ čo v prvom prípade pohár putovalcelkovo ďalejz bodu a do bodu b - pohyb nahor, okamžité zastavenie a potom spadnutie do rúk to to chytilo - stále to začalo a skončilo v rovnakých polohách ako pohár, ktorý sa jednoducho zdvihol hore. Tým dôjde k celkovej zmene potenciálnej energieod gravitačnej silyza každý pohár rovnaký.
Naopak, nekonzervatívna sila nemá za následok uloženie energie. Namiesto toho energia použitá nekonzervatívnou silou na prácurozptýli sa do okolitého prostredia ako teplo (tepelná energia) a nemožno ich znovu použiť.
Ďalšou spoločnou definíciou konzervatívnej sily je definícia, v ktorej je čistá práca v uzavretej dráhe nulová. Uzavretá cesta je taká, v ktorej objekt začína a končí v rovnakej polohe (jeho posun je nulový). Pretožeprácavo fyzike je silaFpôsobiaci na objekt krát jeho posunutied
W = Fd
z toho vyplýva, že ak je posunutie objektu nulové, je ním aj celková práca. Sila, ktorá to pohla, potom musela byť konzervatívna.
Príklady konzervatívnych síl
Rovnako ako gravitácia, aj iné konzervatívne sily spôsobujú zmenu polohy objektu, ktorej výsledkom je uložená energia. Napríklad sila pružiny vo zvinutej hračke ako Slinky alebo šíp vytiahnutý späť na prove sú konzervatívne sily, rovnako ako elektrostatické sily držiace dve nabité častice v určitej vzdialenosti od seba, alebo magnetické sily držiace severný a južný pól alebo dva tyčové magnety od seba.
Akonáhle sú objekty v ktoromkoľvek z týchto prípadov „pustené“, pohnú sa. Vyskočia Slinky, šípka preletí k cieľu alebo častice prilákajú alebo odpudia.
Prečo záleží na konzervatívnych silách
Konzervatívne sily umožňujú ľuďom ukladať energiu, ktorá sa dá neskôr uplatniť v užitočnej práci. Sú zdrojom opakovane použiteľnej energie - objekt je možné zdvihnúť zo zeme, aby na neho pôsobila gravitačná sila znova a znova, a šíp je možné nastaviť a uvoľniť viackrát.
Samozrejme, v skutočnom svete konzervatívne sily neexistujú izolovane. V každej zo situácií tu opísanýchurčitá energia sa vždy rozptýli ako teplo zo sily trenia, nekonzervatívna sila a už sa nedokáže vrátiť priamo k akumulovanej energii v tomto systéme.
Samotné konzervatívne sily tiež nie sú neobmedzené. V určitom okamihu natiahnutá pružina dosiahne svoj elastický limit a zlomí sa. Šálka kávy spadnutá z príliš vysokej výšky sa neopraviteľne rozbije. Ale s dôkladným pochopením limitov týchto objektov môže fyzik alebo inžinier vyrobiť priehrady, hodiny starého otca, batérie do auta a nespočetné množstvo ďalších zariadení, ktoré dokážu užitočné veci.