'n Konserwatiewe krag is nie die naam van 'n krag soos swaartekrag, wrywing, ens. nie. 'n Konserwatiewe krag beskryf die aard van 'n krag. As die totale arbeid wat deur 'n krag op 'n voorwerp verrig word, gedurende die tyd wat die voorwerp van sy oorspronklike posisie af wegbeweeg totdat die voorwerp na sy oorspronklike posisie terugkeer, gelyk is aan nul, dan is die krag 'n konserwatiewe krag. 'n Krag word as konserwatief beskou as die arbeid wat deur die krag op 'n voorwerp verrig word, nie afhang van die pad wat die voorwerp neem nie, maar slegs van die verandering in sy aanvanklike en finale posisies.
Die konsep van konserwatiewe krag is makliker om te verstaan as jy reeds die konsep van arbeid in fisika verstaan . Bestudeer die volgende twee voorbeeldprobleme om die konsep van konserwatiewe krag te verstaan.
Kontra 1
Beskou 'n voorwerp wat vertikaal opwaarts beweeg en dan beweeg die voorwerp vertikaal afwaarts na sy oorspronklike posisie.
Wanneer 'n voorwerp opwaarts beweeg, is die rigting van die voorwerp se verplasing opwaarts, terwyl die rigting van die swaartekrag of gewig (w) afwaarts is. Die rigting van die voorwerp se verplasing is teenoor die rigting van die swaartekrag, daarom verrig die swaartekrag negatiewe werk.
W 1 = F s = wh (cos 180) = wh (-1) = – wh = – mgh
Wanneer 'n voorwerp afwaarts beweeg na sy oorspronklike posisie, is die rigting van die voorwerp se verplasing afwaarts en die rigting van die gravitasiekrag is ook afwaarts. Die rigting van die voorwerp se verplasing is dieselfde as die rigting van die gravitasiekrag, daarom verrig die gravitasiekrag positiewe werk.
W2 = Fs = wh (cos 0) = wh (1) = wh
Die totale arbeid wat deur die gravitasiekrag op 'n voorwerp verrig word gedurende die tyd wat die voorwerp op en dan af beweeg, is gelyk aan nul.
W totaal = W 1 + W 2 = – wh + wh = 0
Byvoorbeeld, die massa van 'n voorwerp (m) = 1 kg, gravitasieversnelling (g) = 10 m/s² en hoogte (h) = 1 meter, dan is W1 = -10 Joule en W2 = 10 Joule. Totale arbeid = – 10 Joule + 10 Joule = 0
Kontra 2
Beskou 'n voorwerp wat van 'n vallei na 'n piek beweeg en dan terug na die vallei beweeg.
Solank 'n voorwerp op 'n skuins vlak beweeg, verrig slegs die horisontale komponent van die gravitasiekrag (w sin theta) werk op die voorwerp. Wanneer 'n voorwerp van die vallei na die bopunt van die skuins vlak beweeg, is die rigting van verplasing teenoor die rigting van die horisontale komponent van die gravitasiekrag (w sin theta), daarom verrig die gravitasiekrag negatiewe werk.
Die werk wat deur swaartekrag op 'n voorwerp verrig word soos dit van die vallei na die piek beweeg.
W 1 = – F s = – (w sin theta)(s) = – ws sin theta
Omdat sin theta = h / s of h = s sin theta, word die formule hierbo verander na
W 1 = – wh = – mgh
Wanneer 'n voorwerp van 'n piek na 'n vallei beweeg, is die verplasing in dieselfde rigting as die horisontale komponent van die gravitasiekrag, daarom verrig die gravitasiekrag positiewe werk.
W2 = wh = mgh
Totale inspanning
Wtotaal = – mgh + mgh = 0
Byvoorbeeld, die massa van 'n voorwerp (m) = 1 kg, gravitasieversnelling (g) = 10 m/s² en hoogte (h) = 1 meter, dan is W1 = -10 Joule en W2 = 10 Joule. Totale arbeid = – 10 Joule + 10 Joule = 0
Gebaseer op die formule wat in voorbeeld 2 gebruik is, kan die gevolgtrekking gemaak word dat die werk wat deur die gravitasiekrag op 'n voorwerp verrig word wanneer die voorwerp langs 'n skuins vlak oor 'n afstand van s beweeg, dieselfde is as die werk wat deur die gravitasiekrag op die voorwerp verrig word as die voorwerp loodreg oor 'n afstand van h beweeg.
Dus hang die werk wat deur die gravitasiekrag verrig word nie af van die pad wat afgelê word nie, maar slegs van die verandering in hoogte. Met ander woorde, die werk wat deur die gravitasiekrag verrig word , hang slegs af van die begin- en eindposisies.
Hierdie twee voorbeelde toon dat die gravitasiekrag 'n konserwatiewe krag is. 'n Krag is 'n konserwatiewe krag as dit aan twee voorwaardes voldoen. Eerstens, die totale arbeid wat deur die krag op 'n voorwerp verrig word gedurende die tyd wat die voorwerp van sy aanvanklike posisie af wegbeweeg totdat dit na sy aanvanklike posisie terugkeer, is gelyk aan nul (vergelyk voorbeeld 1). Tweedens, die totale arbeid wat deur die krag op 'n voorwerp verrig word, hang nie af van die pad wat die voorwerp neem nie, maar van die verandering in posisie (vergelyk voorbeeld 2).
Sommige kragte wat by konserwatiewe kragte ingesluit word, is gravitasiekrag, elektriese krag en magnetiese krag.
Kontra 3
Coulomb-krag en gravitasiekrag is konserwatiewe kragte.
Omdat
Die Coulomb-krag en die gravitasiekrag is omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand
Bespreking
Die elektriese krag en die gravitasiekrag is konserwatiewe kragte, nie omdat hul groottes omgekeerd eweredig is aan die kwadraat van die afstand nie. Beide is konserwatiewe kragte omdat die werk wat verrig word om 'n las onder die invloed van hierdie twee kragte te dra, nie afhang van die pad of roete wat afgelê word nie, maar slegs van die aanvanklike en finale posisies van die las.
'n Krag is 'n konserwatiewe krag as die arbeid wat dit op 'n voorwerp verrig ...
(1) hang slegs af van die begintoestand en die finale toestand
(2) is dieselfde as die verandering in die potensiële energie van die voorwerp
(3) hang nie af van die vorm van die bewegingstrajek nie
(4) is nie afhanklik van veranderinge in potensiële energie nie
Bespreking
'n Krag is 'n konserwatiewe krag as die arbeid wat dit op 'n voorwerp verrig
(1) hang slegs af van die begintoestand en die finale toestand
(3) hang nie af van die vorm van die bewegingstrajek nie
