Grym ceidwadol a grym angheidwadol
1. Grym Ceidwadol
1.1 Pwysau (p)
Sylwch ar wrthrych sy'n symud yn fertigol i fyny nes cyrraedd uchder mwyaf cyn symud i lawr tuag at ei safle cychwynnol. Wrth symud yn fertigol i fyny gan h, mae'r pwysau'n groes i'r dadleoliad. Felly, mae'r pwysau'n gwneud gwaith negyddol ar y gwrthrych.
W = wh (cos 180 o ) = – wh = – mgh
Ar ôl cyrraedd uchafswm uchder, mae'r gwrthrych yn symud i lawr tuag at ei safle cychwynnol erbyn h. Wrth symud i lawr, mae'r pwysau yn yr un cyfeiriad â'r dadleoliad. Gan ei fod yn yr un cyfeiriad â'r dadleoliad, mae'r pwysau'n gwneud gwaith positif.
W = wh (cos 0 o ) = wh = mgh
Mae màs (m), cyflymiad disgyrchiant (g), ac uchder (h) y gwrthrych yr un fath, felly mae'r gwaith yn cael ei wneud gan y pwysau gan fod y gwrthrych yn dechrau symud yn fertigol i fyny nes iddo ddychwelyd i'w safle cychwynnol sef sero.
W = mgh – mgh = 0
1.2 Grym y Gwanwyn
Sylwch ar sbring wedi'i osod mewn safle llorweddol. Os caiff pen dde'r sbring ei wthio neu ei gywasgu i'r chwith, mae'r sbring yn rhoi grym gwthiad i'r dde. Gallwch brofi hyn trwy gywasgu sbring. Er enghraifft, rhowch wrthrych ar y pen dde, yna pwyswch y gwrthrych i'r chwith. Ar ôl i'r sbring wyro Δx, tynnwch eich llaw oddi ar y gwrthrych a'r sbring. Pan nad yw'r llaw mewn cysylltiad â'r sbring mwyach, bydd y sbring yn gwthio'r gwrthrych yn ôl i'r dde.
Pan fydd y gwrthrych yn symud i'r chwith, mae cyfeiriad ei symudiad a'i ddadleoliad yn groes i gyfeiriad grym y gwanwyn. Gan fod y cyfeiriadau'n groes i'w gilydd, mae grym y gwanwyn yn gwneud gwaith negyddol.
W = – ½ k (Δx) ²
Pan fydd y gwrthrych yn symud i'r dde, mae cyfeiriad ei symudiad a'i ddadleoliad yr un fath â grym y gwanwyn. Gan fod y cyfeiriadau yr un fath, mae grym y gwanwyn yn gwneud gwaith positif.
W = ½ k (Δx) ²
Mae'r gwanwyn a ddefnyddir yr un fath, felly mae cysonyn y gwanwyn (k) yr un fath. Mae gwyriad y gwanwyn (Δx) hefyd yr un fath.
Felly, mae'r gwaith yn cael ei wneud yn ôl pwysau pan fydd y gwrthrych yn dechrau symud i'r chwith gan Δx ac yna'n symud yn ôl i'r dde gan fod Δx yn sero.
W = ½ k (Δx) 2 – ½ k (Δx) 2 = 0
Gwneir y gwaith gan bwysau a grym y gwanwyn gan fod y gwrthrych yn dechrau symud o'i safle cychwynnol nes iddo ddychwelyd yno sy'n hafal i sero. Os gwnaed y gwaith gan rym gan ei fod yn symud o'i safle cychwynnol nes iddo ddychwelyd yno sy'n hafal i sero, gelwir y grym yn rym ceidwadol. O'r herwydd, mae grym y gwanwyn a phwysau yn enghreifftiau o rymoedd ceidwadol.
2. Grym Angeidwadol
Sylwch ar wrthrych sy'n cael ei wthio i'r dde ac yna'n cael ei wthio yn ôl i'r chwith. Pan fydd y gwrthrych yn symud neu'n cael ei ddadleoli i'r dde, mae cyfeiriad dadleoliad y gwrthrych yr un fath â chyfeiriad y grym gwthiad (F) ac yn groes i gyfeiriad y grym ffrithiant cinetig (fk ) . Gan ei fod i'r un cyfeiriad â'r dadleoliad, mae'r grym gwthiad yn gwneud gwaith positif ar y gwrthrych.
W = F s
I'r gwrthwyneb, mae'r grym ffrithiant cinetig yn gwneud gwaith negyddol ar y gwrthrych.
W = – f k s
Gwnaed y gwaith gan y grym gwthiad a'r grym ffrithiannol ar y gwrthrych pan fydd y gwrthrych yn dechrau symud o'i safle cychwynnol nes iddo ddychwelyd mae yna:
W = 2 F eiliad
W = -2 f k s
Mae'r gwaith yn cael ei wneud gan y grym gwthiad a'r grym ffrithiant cinetig gan fod y gwrthrych yn dechrau symud o'i safle cychwynnol nes iddo ddychwelyd yno, nid yw'n hafal i sero. Os nad yw'r gwaith a wneir gan rym ers i'r gwrthrych ddechrau symud o'i safle cychwynnol nes iddo ddychwelyd yno yn hafal i sero, gelwir y grym yn rym anghadwraethol. O'r herwydd, mae grym gwthiad a grym ffrithiant cinetig yn enghreifftiau o rymoedd anghadwraethol.
1. Beth yw grym ceidwadol? Grym ceidwadol yw un lle mae'r gwaith a wneir wrth symud gwrthrych rhwng dau bwynt yn annibynnol ar y llwybr a gymerir. Mae grymoedd disgyrchiant ac electrostatig yn enghreifftiau o rymoedd ceidwadol.
2. Sut mae'r gwaith a wneir gan rym ceidwadol yn gysylltiedig ag egni potensial? Mae'r gwaith a wneir gan rym ceidwadol ar wrthrych sy'n symud o bwynt A i bwynt B yn hafal i'r newid negyddol mewn egni potensial (∆U) rhwng y ddau bwynt hynny: Mae hyn yn golygu, os yw gwrthrych yn ennill egni potensial, bod y gwaith a wneir gan y grym ceidwadol yn negyddol, ac i'r gwrthwyneb.
3. Beth yw grym anghadwraethol? Grym anghadwraethol yw un lle mae'r gwaith a wneir wrth symud gwrthrych rhwng dau bwynt yn dibynnu ar y llwybr a gymerir. Mae ffrithiant a gwrthiant aer yn enghreifftiau nodweddiadol o rymoedd anghadwraethol.
4. Sut mae grym angheidwadol yn effeithio ar egni mecanyddol system? Gall grym angheidwadol newid cyfanswm yr egni mecanyddol (swm yr egni cinetig a photensial) mewn system. Mae hyn oherwydd nad yw'r gwaith a wneir gan rym angheidwadol yn cael ei storio fel egni potensial ond fel arfer yn cael ei drawsnewid yn ffurfiau eraill o egni, fel gwres.
5. Sut all rhywun benderfynu a yw grym yn geidwadol neu'n angheidwadol gan ddefnyddio llwybr dolen gaeedig? Ar gyfer grym ceidwadol, mae'r gwaith net a wneir ar wrthrych ar ôl iddo deithio llwybr dolen gaeedig cyflawn yn sero. Os nad yw'r gwaith net a wneir dros ddolen gaeedig yn sero, mae'r grym yn angheidwadol.
6. Pa rôl mae cyrl maes grym yn ei chwarae wrth benderfynu a yw grym yn geidwadol? Os yw cyrl maes grym yn sero ym mhobman yn y gofod, mae'r grym yn geidwadol. Os nad yw'r cyrl yn sero, yna nid yw'r grym yn geidwadol.
7. Sut mae ynni potensial disgyrchiant yn gysylltiedig â grymoedd ceidwadol? Mae ynni potensial disgyrchiant yn codi oherwydd natur geidwadol y grym disgyrchiant. Mae cynnydd mewn uchder mewn maes disgyrchiant yn arwain at gynnydd mewn ynni potensial disgyrchiant, tra bod y gwaith a wneir gan y grym disgyrchiant yn negatif, sy'n awgrymu gostyngiad mewn ynni potensial pan fydd gwrthrych yn symud yn agosach at y Ddaear.
8. Pam nad oes gan ffrithiant egni potensial cysylltiedig fel grymoedd cadwrol eraill? Mae ffrithiant yn rym angheidwadol; felly, nid yw'r gwaith a wneir gan ffrithiant yn cael ei storio fel egni potensial. Yn lle hynny, mae'n aml yn cael ei drawsnewid i ffurfiau eraill, fel gwres, ac ni ellir ei adfer yn llwyr fel egni mecanyddol.
9. Mewn senario lle mae gwrthrych yn llithro i lawr plân ar oleddf, sut mae grymoedd ceidwadol ac angheidwadol yn chwarae rhan? Pan fydd gwrthrych yn llithro i lawr plân ar oleddf, mae'r grym disgyrchiant, grym ceidwadol, yn gweithredu ar y gwrthrych, gan drosi ei egni potensial yn egni cinetig. Os oes ffrithiant rhwng y gwrthrych a'r plân ar oleddf (grym angheidwadol), bydd yn gwrthwynebu'r symudiad ac yn lleihau egni cinetig y gwrthrych, gan drosi rhywfaint ohono yn wres.
10. A ellir cadw cyfanswm ynni system hyd yn oed os oes grymoedd anghadwraethol ar waith? Ydy, mae cyfanswm ynni system (gan gynnwys pob math o ynni fel mecanyddol, thermol, ac ati) yn parhau i fod wedi'i gadw yn ôl cyfraith cadwraeth ynni. Fodd bynnag, pan fydd grymoedd anghadwraethol yn gweithredu, efallai na fydd yr ynni mecanyddol (swm yr ynni cinetig a photensial) yn cael ei gadw oherwydd bod rhywfaint ohono'n cael ei drawsnewid yn ffurfiau eraill o ynni, fel gwres neu sain.
