Konservativer Stil und nicht-konservativer Stil

1. Konservativer Stil
Wenn die Arbeit, die von einer Kraft verrichtet wird, wenn sich ein Objekt von seiner Ausgangsposition aus bewegt, bis das Objekt wieder an seine Ausgangsposition zurückkehrt, gleich null ist, dann wird die Kraft als konservative Kraft bezeichnet.
Hier sind einige Beispiele für konservative Stile.

1.1 Schwerkraft
Betrachten wir einen Körper, der sich senkrecht nach oben bewegt, bis er eine maximale Höhe erreicht, und dann wieder nach unten zu seiner Ausgangsposition zurückkehrt. Während er sich senkrecht nach oben um die Strecke h bewegt, wirkt die Schwerkraft der Verschiebung des Körpers entgegengesetzt. Da sie der Verschiebung des Körpers entgegengesetzt wirkt, verrichtet die Schwerkraft negative Arbeit am Körper.
W = wh cos (180^o) = – wh = – mgh
Nachdem der Körper seine maximale Höhe erreicht hat, bewegt er sich um die Strecke h nach unten in Richtung seiner Ausgangsposition. Bei dieser Abwärtsbewegung wirkt die Schwerkraft in Richtung der Verschiebung. Da sie in die gleiche Richtung wie die Verschiebung wirkt, verrichtet die Schwerkraft positive Arbeit.
W = wh cos (0^o) = – wh = – mgh
Da die Masse des Objekts (m), die Gravitationsbeschleunigung (g) und die Höhe (h) gleich sind, ist die Arbeit, die von der Gravitationskraft verrichtet wird, wenn sich das Objekt senkrecht nach oben bewegt, bis es zu seiner ursprünglichen Position zurückkehrt, gleich Null.
W = mgh – mgh
W = 0

1.2 Federkraft
Stellen Sie sich eine horizontal liegende Feder vor. Wird das rechte Ende der Feder nach links gedrückt oder zusammengedrückt, wirkt die Feder auch nach rechts. Dies lässt sich durch Zusammendrücken der Feder beweisen. Legen Sie beispielsweise einen Gegenstand auf das rechte Ende der Feder und drücken Sie ihn dann nach links. Nachdem die Feder ausgelenkt ist, nehmen Sie Ihre Hand vom Gewicht und der Feder weg. Sobald Ihre Hand die Feder nicht mehr berührt, drückt der Gegenstand das Gewicht nach rechts. Bewegt sich der Gegenstand nach links, ist seine Bewegungsrichtung der Richtung der Federkraft entgegengesetzt. Da die Kräfte in entgegengesetzte Richtungen wirken, verrichtet die Federkraft negative Arbeit.
W = – ½ kx²
Bewegt sich ein Objekt nach rechts, so ist die Richtung der Bewegung bzw. Verschiebung der Last gleich der Richtung der Federkraft. Da sie in die gleiche Richtung wirken, verrichtet die Federkraft positive Arbeit.
W = ½ kx²
Da die verwendeten Federn identisch sind, ist auch die Federkonstante (k) gleich. Die Federauslenkung ist ebenfalls gleich. Daher ist die von der Schwerkraft verrichtete Arbeit, wenn sich der Körper zunächst um die Strecke x nach links und dann wieder um die Strecke x nach rechts bewegt, gleich null.
W = ½ kx² – ½ kx²
Die Arbeit, die von der Gravitationskraft und der Federkraft während der Bewegung eines Objekts von seiner Ausgangsposition bis zu seiner Rückkehr in die Ausgangsposition verrichtet wird, ist null. Wenn die von einer Kraft verrichtete Arbeit beim Beginn der Bewegung eines Objekts von seiner Ausgangsposition bis zu seiner Rückkehr in die Ausgangsposition null ist, dann wird die Kraft als konservative Kraft bezeichnet.

2. Nicht-konservativer Stil

Wenn die Arbeit, die von einer Kraft verrichtet wird, wenn sich ein Objekt von seiner Ausgangsposition aus bewegt, bis es zu seiner Ausgangsposition zurückkehrt, nicht gleich Null ist, dann wird die Kraft als nicht-konservative Kraft bezeichnet.
Hier sind einige Beispiele für konservative Tag-Stile.
2.1 Schubkraft und kinetische Reibungskraft
Betrachten wir einen Gegenstand, der nach rechts und anschließend nach links geschoben wird. Bei der Bewegung nach rechts ist die Richtung der Verschiebung des Gegenstands gleich der Richtung der Schubkraft (F) und entgegengesetzt zur Richtung der Gleitreibungskraft (f)._kDa die Schubkraft in die gleiche Richtung wie die Verschiebung wirkt, verrichtet sie positive Arbeit am Objekt.
W = F s

Die Gleitreibung hingegen verrichtet negative Arbeit an einem Objekt.
W = – f_k s
Wenn sich ein Objekt nach links bewegt oder verschiebt, ist die Richtung der Verschiebung gleich der Richtung der Schubkraft und entgegengesetzt zur Richtung der Gleitreibungskraft. Da die Schubkraft in die gleiche Richtung wie die Verschiebung wirkt, verrichtet sie positive Arbeit am Objekt.
W = F s
Die Gleitreibung hingegen verrichtet negative Arbeit an einem Objekt.
W = – f_k s
Die Arbeit, die von der Schubkraft und der kinetischen Reibungskraft an einem Objekt verrichtet wird, wenn sich das Objekt von seiner Ausgangsposition aus bewegt, bis es zu seiner Ausgangsposition zurückkehrt, beträgt W = 2 F s und W = -2 f_k s
Die Arbeit, die von der Schubkraft und der kinetischen Reibungskraft verrichtet wird, während sich der Gegenstand von seiner Ausgangsposition aus bewegt, bis er wieder in seine Ausgangsposition zurückkehrt, ist nicht gleich Null.
Wenn die Arbeit, die von einer Kraft verrichtet wird, wenn sich ein Objekt von seiner Ausgangsposition aus bewegt, bis es zu seiner Ausgangsposition zurückkehrt, nicht gleich Null ist, dann wird die Kraft als nicht-konservative Kraft bezeichnet.

Referensi