กองกำลังอนุรักษ์นิยม: มันคืออะไร & เหตุใดจึงสำคัญ (พร้อมตัวอย่าง)

เมื่อมีคนยกถ้วยกาแฟขึ้นจากโต๊ะ พวกเขากำลังทำงานอยู่ต่อต้านแรงโน้มถ่วง​​.เมื่อถ้วยไม่ได้อยู่บนโต๊ะแล้ว แต่อยู่กลางอากาศ มันจะเก็บพลังงานศักย์ไว้ ถ้าปล่อยก็ล้ม

แรงโน้มถ่วงเป็นตัวอย่างของ aกองกำลังอนุรักษ์นิยม. แรงอื่นๆ รอบตัวเราเก็บพลังงานไว้ในระบบในทำนองเดียวกันโดยจับวัตถุในรูปแบบเฉพาะที่จะส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหว โดยเปลี่ยนพลังงานที่เก็บไว้เป็นพลังงานจลน์เมื่อปล่อย

พลังงานจลน์และพลังงานศักย์ทั้งหมดในระบบเรียกว่าพลังงานกลทั้งหมดของระบบ พลังงานทั้งหมดเป็นผลรวมของพลังงานกลและความร้อนและพลังงานรูปแบบอื่นๆ

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

กองกำลังอนุรักษ์นิยมส่งผลให้เกิดพลังงานสะสม.

คำจำกัดความของกองกำลังอนุรักษ์นิยม

มองแก้วกาแฟนั้นอีกครั้ง ไม่ว่าถ้วยจะถูกโยนให้สูงกว่าเอวของคนก่อนจะโดนจับที่ระดับเอวหรือไม่ก็ตาม ถูกยกขึ้นตรงๆ จนถึงระดับเอว ปริมาณพลังงานศักย์โน้มถ่วงที่ถ้วยบรรจุอยู่ที่ส่วนท้ายจะยังคงอยู่ เหมือนกัน. ถ้าตกจากความสูงเอวไม่ว่ากรณีใด ๆ ก็จะร่วงเท่ากัน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปริมาณพลังงานศักย์ที่วัตถุได้รับจากการประสบกับแรงอนุรักษ์คือเส้นทางอิสระ: ขึ้นอยู่กับวัตถุเท่านั้นการกระจัดขั้นสุดท้าย (ความแตกต่างระหว่างตำแหน่งสุดท้ายและตำแหน่งเริ่มต้น) ไม่ใช่ระยะทางทั้งหมดที่เดินทาง ในขณะที่ในกรณีแรกถ้วยเดินทาง

ไกลออกไปทั้งหมดจากจุด a ไปยังจุด b - เลื่อนขึ้นหยุดทันทีแล้วล้มลงที่มือ ที่จับได้ - ยังคงเริ่มต้นและสิ้นสุดในตำแหน่งเดียวกับถ้วยที่เพิ่งยกขึ้น ขึ้น ที่ทำให้พลังงานศักย์เปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิงจากแรงโน้มถ่วงสำหรับแต่ละถ้วยเหมือนกัน

ในทางตรงกันข้าม แรงที่ไม่อนุรักษ์นิยมไม่ส่งผลให้เกิดพลังงานสะสม พลังงานที่กองกำลังไม่อนุรักษ์นิยมใช้ในการทำงานแทนสลายไป สู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบเป็นความร้อน (พลังงานความร้อน) และไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

คำจำกัดความทั่วไปอีกประการหนึ่งของแรงอนุรักษ์คือหนึ่งซึ่งงานสุทธิที่ทำในเส้นทางปิดเป็นศูนย์ เส้นทางปิดคือเส้นทางที่วัตถุเริ่มต้นและสิ้นสุดในตำแหน่งเดียวกัน (การกระจัดเป็นศูนย์) เพราะงานในวิชาฟิสิกส์คือพลังFกระทำต่อวัตถุคูณด้วยการเคลื่อนที่ของมันd

W=Fd

มันตามมาว่าถ้าการกระจัดของวัตถุเป็นศูนย์ งานทั้งหมดก็เช่นกัน แรงที่เคลื่อนไปนั้นต้องเป็นแนวอนุรักษ์นิยม

ตัวอย่างของกองกำลังอนุรักษ์นิยม

เช่นเดียวกับแรงโน้มถ่วง แรงอนุรักษ์อื่นๆ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งของวัตถุซึ่งส่งผลให้เกิดพลังงานสะสม ตัวอย่างเช่น แรงของสปริงในของเล่นขดอย่าง Slinky หรือลูกธนูที่ถูกดึงกลับมาที่คันธนูนั้นเป็นแรงอนุรักษ์ เช่นเดียวกับไฟฟ้าสถิต แรงที่ยึดอนุภาคที่มีประจุสองอนุภาคที่ระยะห่างจากกัน หรือแรงแม่เหล็กที่ยึดขั้วเหนือและใต้ หรือแม่เหล็กแท่งสองแท่ง ห่างกัน

ทันทีที่วัตถุถูก "ปล่อย" ในกรณีเหล่านี้ วัตถุก็จะเคลื่อนที่ Slinky จะปรากฏขึ้น ลูกศรจะบินไปที่เป้าหมาย มิฉะนั้น อนุภาคจะดึงดูดหรือขับไล่

เหตุใดกองกำลังอนุรักษ์นิยมจึงมีความสำคัญ

กองกำลังอนุรักษ์นิยมยอมให้มนุษย์เก็บพลังงานที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ในภายหลัง พวกมันเป็นแหล่งพลังงานที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ วัตถุสามารถยกขึ้นจากพื้นเพื่อให้แรงโน้มถ่วงกระทำกับวัตถุนั้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า และสามารถตั้งค่าและปล่อยคันธนูได้หลายครั้ง

แน่นอน กองกำลังอนุรักษ์นิยมไม่มีอยู่อย่างโดดเดี่ยวในโลกแห่งความเป็นจริง ในแต่ละสถานการณ์ที่อธิบายไว้ที่นี่พลังงานบางส่วนจะกระจายไปเป็นความร้อนจากแรงเสียดทานเสมอซึ่งเป็นแรงที่ไม่อนุรักษ์นิยมและไม่สามารถย้อนกลับโดยตรงไปยังพลังงานที่เก็บไว้ในระบบนั้นได้อีกต่อไป

และกองกำลังอนุรักษ์นิยมเองก็ไม่มีขอบเขตเช่นกัน เมื่อถึงจุดหนึ่ง สปริงที่ยืดออกจะถึงขีดจำกัดความยืดหยุ่นและแตกหัก ถ้วยกาแฟที่ตกจากที่สูงเกินไปจะแตกเป็นเสี่ยง ๆ เกินกว่าจะซ่อมได้ แต่ด้วยความเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงขีดจำกัดของวัตถุเหล่านี้ นักฟิสิกส์หรือวิศวกรสามารถสร้างเขื่อน นาฬิการุ่นปู่ แบตเตอรี่รถยนต์ และอุปกรณ์อื่นๆ มากมายที่สามารถทำสิ่งที่มีประโยชน์ได้

  • แบ่งปัน
instagram viewer