Forças conservadoras e não conservativas em física

Na física, é importante saber a diferença entre as forças conservadoras e não conservativas. O trabalho de um força conservadora

faz em um objeto é caminho-independent- o caminho real tomada pelo objeto não faz diferença. Cinquenta metros acima no ar tem a mesma energia potencial gravitacional se você chegar lá, tomando as medidas ou por hopping em uma roda-gigante. Isso é diferente da força de atrito, que dissipa a energia cinética na forma de calor. Quando o atrito está envolvido, o caminho que você tomar o assunto - um caminho mais longo irá se dissipar mais energia cinética de um curto. Por essa razão, é um atrito força conservativa.

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Por exemplo, suponha que você e alguns amigos chegam ao Mt. Newton, um pico majestoso que sobe h metros no ar. Você pode tomar dois caminhos acima - a maneira rápida ou a rota cênica. Seus amigos dirigir-se a rota rápida, e você dirige-se a forma cênica, tendo tempo para fazer um piquenique e para resolver alguns problemas de física. Eles cumprimentá-lo no topo, dizendo: “Adivinha o quê - a nossa energia potencial em comparação com antes é mgh maior “.

“Mine, também,” você diz, olhando para a vista. Você retirar esta equação:

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Esta equação, basicamente, afirma que o caminho real que você tomar quando vai verticalmente h_Eu para h_f Não importa. Tudo o que importa é a sua altura começando em comparação com a sua altura final. Uma vez que o caminho tomado pelo objecto contra a gravidade não importa, a gravidade é uma força conservadora.

Aqui está uma outra maneira de olhar para as forças conservadoras e não conservativas. Digamos que você está de férias nos Alpes e seu hotel está no topo do Monte Newton. Você passar o dia inteiro dirigindo por aí - para baixo para um lago de um minuto, ao topo de um pico superior a próxima. No final do dia, você acabar de volta no mesmo local: o seu hotel na parte superior do Mt. Newton.

Qual é a mudança em sua energia potencial gravitacional? Em outras palavras, quanto trabalho net tinha gravidade realizar durante o dia? A gravidade é uma força conservadora, por isso a mudança em sua energia potencial gravitacional é 0. Porque você já experimentou nenhuma mudança líquida em sua energia potencial gravitacional, a gravidade não fez trabalho líquido durante o dia.

A estrada exerceu uma força normal em seu carro como você dirigimos ao redor, mas que a força foi sempre perpendicular à estrada (ou seja, nenhuma força paralelo ao seu movimento), por isso não fazer qualquer trabalho, qualquer um.

As forças conservadoras são mais fáceis de trabalhar com a física, porque eles não energia “fuga” como você se move em torno de um caminho - se você acabar no mesmo lugar, você tem a mesma quantidade de energia. Se você tem que lidar com forças não como a fricção, incluindo o atrito do ar, a situação é diferente. Se você está arrastando algo sobre um campo coberto de lixa, por exemplo, a força de atrito faz diferentes quantidades de trabalho em você, dependendo do seu caminho. Um caminho que é o dobro do tempo irá envolver duas vezes mais trabalho para superar o atrito.

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O que realmente não está sendo conservada em torno de uma pista com o atrito é a energia potencial e cinética total, que em conjunto é energia mecânica. Quando o atrito está envolvido, a perda de energia mecânica vai em energia térmica. Você pode dizer que a quantidade total de energia não muda se você incluir essa energia de calor. No entanto, a energia de calor se dissipa no ambiente rapidamente, por isso não é recuperável ou conversível. Por essa e outras razões, os físicos trabalham frequentemente em termos de energia mecânica.