Консервативные и неконсервативные силы

Физика > Консервативные и неконсервативные силы

Консервативная сила отображает собою те же свойства, что и работа при смещении частицы между двумя точками. Она не зависит от пути.

Задача обучения

• Изучить свойства консервативных и неконсервативных сил.

Основные пункты

• Если частичка перемещается в замкнутой плоскости, то выполняется сетевая работа (суммирование силы, действующей вдоль пути, умноженное на дистанцию) при консервативной силе, равняющейся нулю.
• На консервативную силу влияет только позиция объекта. Если она консервативна (потенциальная), то можно назначить числовое значение потенциала в любом месте.
• Неконсервативная сила транспортирует энергию из системы в энергетическую точку, которую нельзя использовать для возвращения в движущийся объект.

Термин

• Потенциал – кривая, описывающая отличие потенциальных энергий в двух различных позициях. Зависит только от расположений.

По своим свойствам консервативная сила соответствует работе, осуществляемой в момент смещения частички между двумя точками. Она не завит от проделанной дистанции. Если происходит перемещение в замкнутой плоскости, то выполняется сетевая работа, где консервативная сила равняется нулю.

На нее влияет только позиция объекта. Если сила консервативна, то можно придать ей числовое значение потенциала в любой точке. Когда объект меняет позицию, сила трансформирует потенциальную энергию в величину.

Если сила не выступает консервативной, то нельзя определить скалярный потенциал, так как использование различных путей приведет к конфликту потенциалов между стартовой и финальной точками. Такие силы передают энергию от перемещающегося объекта, но они не возвращают ее в потенциальную энергию системы во время обратного движения. Они используют энергию из системы (например, трение).

Путь независимой консервативной силы

Если работа выполняется гравитацией при движении в замкнутом поле, тогда она равняется нулю. Эти наблюдения можно применить и на других системах с консервативными силами. Представим, что замкнутое перемещение делится на два движения между А и В, как отмечено на рисунке. Тогда общая работа консервативной силы при поездке в оба конца приравнивается к нулю.

Движение по разным путям. Для консервативной силы работа, выполняемая по другому пути, одинакова

W = W_AB1 + W_BA2 = 0

Теперь изменим путь перемещения к третьему пути. Тогда общая работа консервативной силы все равно достигает нуля:

W = W_AB3 + W_BA2 = 0

Сравниваем два уравнения: W_AB1 + W_AВ3. Это соответствует произвольному пути. Так что работа для движений от А к В при консервативной силы приравнивается. Теперь вы знаете, какие силы называются консервативными и рассмотрели примеры.

---