Ko nekdo dvigne skodelico kave z mize, delaproti gravitaciji.Ko skodelice ni več na mizi, temveč v zraku, je shranila potencialno energijo. Če bi ga pustili, bi padel.
Sila gravitacije je primer akonzervativna sila. Druge sile okoli nas podobno shranjujejo energijo v sistemu tako, da držijo predmete v določeni konfiguraciji, ki bodo povzročili gibanje in pretvorijo shranjeno energijo v kinetično, ko se sprostijo.
Skupna kinetična in potencialna energija v sistemu se imenuje celotna mehanska energija sistema. Skupna energija je vsota mehanske energije ter toplotne in drugih oblik energije.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Konzervativne sile povzročajo shranjeno potencialno energijo.
Opredelitev konservativne sile
Še enkrat si oglejte skodelico za kavo. Ali skodelico vržemo navzgor višje od pasu osebe, preden jo ujamemo v roke v višini pasu, ali pa preprosto dvignemo naravnost do višine pasu, količina gravitacijske potencialne energije, ki jo na koncu vsebuje skodelica, ostane enako. Enako padec bo imel, če bo v obeh primerih padel z višine pasu.
Povedano drugače, količina potencialne energije, ki jo dobi objekt, ko izkusi konzervativno silo, jeneodvisen od poti: odvisno samo od predmetakončni premik (razlika med končnim in začetnim položajem), ne skupna prevožena razdalja. Medtem ko je v prvem primeru skodelica potovaladlje skupajod točke a do točke b - premikanje navzgor, takojšnja zaustavitev in nato padec do rok to je ujelo - še vedno se je začelo in končalo v enakih položajih kot pokal, ki je bil preprosto dvignjen gor. To pomeni popolno spremembo potencialne energijeod sile težeza vsako skodelico enako.
Nasprotno pa nekonzervativna sila ne povzroči shranjene energije. Namesto tega energija, ki jo uporablja nekonservativna sila, delujerazprši v okolico kot toplota (toplotna energija) in je ni mogoče ponovno uporabiti.
Druga pogosta definicija konservativne sile je tista, pri kateri je neto delo, opravljeno na zaprti poti, nič. Zaprta pot je tista, pri kateri se objekt začne in konča v istem položaju (njegov premik je nič). Kerdelov fiziki je silaFki deluje na predmet, pomnožen s premikomd
W = Fd
iz tega sledi, da če je premik predmeta enak nič, je enako tudi celotno delo. Moč, ki jo je premikala, je bila torej konzervativna.
Primeri konzervativnih sil
Tako kot gravitacija tudi druge konzervativne sile povzročijo spremembo položaja predmeta, kar povzroči shranjeno energijo. Na primer, sila vzmeti v zviti igrači, kot je Slinky ali puščica, ki se povleče nazaj na premcu, je konzervativna sila, prav tako pa tudi elektrostatična sile, ki zadržujejo dva nabita delca na neki razdalji drug od drugega, ali magnetne sile, ki držijo severni in južni pol ali dva magnetna palica narazen.
Takoj, ko bodo predmeti v katerem koli od teh primerov "spuščeni", se bodo premaknili. Slinky se bo pojavil, puščica bo letela do cilja ali pa se bodo delci privlačili ali odganjali.
Zakaj so konzervativne sile pomembne
Konservativne sile ljudem omogočajo, da shranjujejo energijo, ki jo je kasneje mogoče uporabiti. So vir energije za večkratno uporabo - predmet lahko dvignemo od tal, da bo gravitacijska sila nanj znova in znova delovala, lok in puščico pa lahko nastavimo in sprostimo večkrat.
Seveda v resničnem svetu konzervativne sile ne obstajajo ločeno. V vsaki od tukaj opisanih situacijnekaj energije se vedno odvaja kot toplota od sile trenja, ki ni konzervativna sila in se ne more več vrniti neposredno v shranjeno energijo v tem sistemu.
Niti same konservativne sile niso neomejene. Na neki točki bo raztegnjena vzmet dosegla svojo mejo elastičnosti in se zlomila. Spuščena skodelica za kavo, ki je padla s previsoke stopnje, se ne bo več popravila. A fizik ali inženir lahko s solidnim razumevanjem omejitev tega predmeta izdela jezove, dedke ure, avtomobilske akumulatorje in nešteto drugih naprav, ki lahko naredijo koristne stvari.