Konzervativni stil ne naziv sile, kao što je gravitacija, sila trenja itd. Konzervativna sila opisuje prirodu sile. Ako je ukupan rad koji sila izvrši na objektu, tokom vremena dok se objekt pomiče iz svog prvobitnog položaja do trenutka kada se objekt vrati u prvobitni položaj, jednak nuli, onda je sila konzervativna sila. Sila se naziva konzervativnom ako rad koji sila izvrši na objektu ne zavisi od putanje koju objekt prelazi, već samo od promjene njegovog početnog i konačnog položaja.
Definiciju konzervativnog stila lakše je razumjeti ako već razumijete razumijevanje rada u fiziciProučite sljedeća dva primjera pitanja kako biste razumjeli koncept konzervativne sile.
Primjer 1
Zamislite objekt koji se kreće vertikalno prema gore, a zatim se objekt kreće vertikalno prema dolje u svoj prvobitni položaj.
Kada se objekt kreće prema gore, smjer pomjeranja objekta je prema gore, dok je smjer gravitacijske sile ili težine (w) prema dolje. Smjer pomjeranja objekta je suprotan smjeru gravitacijske sile, stoga gravitacijska sila vrši negativni rad.
W1 = Fs = wh (cos 180) = wh (-1) = – wh = – mgh
Kada se objekt kreće prema dolje prema svom prvobitnom položaju, smjer pomjeranja objekta je prema dolje, a smjer gravitacijske sile je također prema dolje. Smjer pomjeranja objekta je isti kao i smjer gravitacijske sile, stoga gravitacijska sila vrši pozitivan rad.
W2 = Fs = wh (cos 0) = wh (1) = wh
Ukupan rad koji gravitacijska sila izvrši na objektu tokom vremena dok se objekt kreće gore, a zatim dolje jednak je nuli.
WUkupno =W1 +W2 = – wh + wh = 0
Na primjer, masa objekta (m) = 1 kg, gravitacijsko ubrzanje (g) = 10 m/s2 i visina (v) = 1 metar, tada Š1 = -10 Džula i W2 = 10 Džula. Ukupan rad = – 10 Džula + 10 Džula = 0
Primjer 2
Razmotrimo objekt koji se kreće iz doline do vrha, a zatim se vraća u dolinu.
Sve dok se objekt kreće po nagnutoj ravni, samo horizontalna komponenta gravitacijske sile (w sin theta) vrši rad na objektu. Kada se objekt kreće iz doline prema vrhu nagnute ravni, smjer pomjeranja je suprotan smjeru horizontalne komponente gravitacijske sile (w sin theta), stoga gravitacijska sila vrši negativan rad.
Rad koji sila gravitacije vrši na objektu dok se kreće od doline do vrha.
W1 = – F s = – (w sin theta)(s) = – w sin theta
Pošto je sin theta = h / s ili h = s sin theta, onda se gornja formula mijenja u
W1 = – wh = – mgh
Kada se objekat kreće od vrha do doline, pomjeranje je u istom smjeru kao i horizontalna komponenta gravitacione sile, stoga gravitaciona sila vrši pozitivan rad.
W2 = wh = mgh
Ukupan napor
Ukupno W = – mgh + mgh = 0
Na primjer, masa objekta (m) = 1 kg, gravitacijsko ubrzanje (g) = 10 m/s2 i visina (v) = 1 metar, tada Š1 = -10 Džula i W2 = 10 Džula. Ukupan rad = – 10 Džula + 10 Džula = 0
Na osnovu formule korištene u primjeru 2, može se zaključiti da je rad koji gravitacijska sila izvrši na objektu kada se objekt kreće duž nagnute ravni za udaljenost od s isti kao rad koji gravitacijska sila izvrši na objektu ako se objekt kreće okomito za udaljenost od h.
Dakle, rad koji izvrši gravitacijska sila ne zavisi od pređene putanje, već samo od promjene visine. Drugim riječima, rad koji izvrši gravitacijska sila zavisi samo od početne i konačne pozicije.
Ova dva primjera pokazuju da je gravitacijska sila konzervativna sila. Sila je konzervativna sila ako ispunjava dva uvjeta. Prvo, ukupan rad koji sila izvrši na objektu tokom vremena dok se objekt udaljava od svog početnog položaja dok se ne vrati u svoj početni položaj jednak je nuli (uporedite primjer 1). Drugo, ukupan rad koji sila izvrši na objektu ne ovisi o putanji koju objekt pređe, već ovisi o promjeni položaja (uporedite primjer 2).
Neke sile koje spadaju u konzervativne sile su gravitacijska sila, električna sila i magnetska sila.
Primjer 3
Kulonova sila i gravitaciona sila su konzervativne sile.
Jer
Coulombova sila i gravitacijska sila su obrnuto proporcionalne kvadratu udaljenosti
Diskusija
Električna sila i gravitacijska sila su konzervativne sile, ne zato što su njihove veličine obrnuto proporcionalne kvadratu udaljenosti. Obje su konzervativne sile jer rad izvršen za nošenje tereta pod utjecajem ove dvije sile ne ovisi o pređenom putu ili pređenom putu, već samo o početnom i konačnom položaju tereta.
Sila je konzervativna sila ako rad koji obavlja na nekom objektu…
(1) zavisi samo od početnog stanja i konačnog stanja
(2) je isto što i promjena potencijalne energije objekta
(3) ne zavisi od oblika putanje kretanja
(4) ne zavisi od promjena potencijalne energije
Diskusija
Sila je konzervativna sila ako rad koji vrši na nekom objektu
(1) zavisi samo od početnog stanja i konačnog stanja
(3) ne zavisi od oblika putanje kretanja
