Fórsa coimeádach agus fórsa neamhchoimeádach
1. Fórsa Coimeádach
1.1 Meáchan (m)
Breathnaigh ar réad a ghluaiseann suas go hingearach go dtí go sroicheann sé uasairde sula mbogann sé síos i dtreo a shuíomh tosaigh. Agus é ag bogadh suas go hingearach faoi h, tá an meáchan os coinne a threorach ón díláithriú. Dá bhrí sin, déanann an meáchan obair dhiúltach ar an réad.
W = wh (cos 180 o ) = – wh = – mgh
Tar éis airde uasta a bhaint amach, bogann an réad síos i dtreo a shuíomh tosaigh faoi h. Agus é ag bogadh síos, bíonn an meáchan sa treo céanna leis an díláithriú. Ós rud é go bhfuil sé sa treo céanna leis an díláithriú, déanann an meáchan obair dhearfach.
W = wh (cos 0 o ) = wh = mgh
Tá mais (m), luasghéarú imtharraingteach (g), agus airde (h) an réada mar an gcéanna, mar sin déanann an meáchan an obair ó thosaíonn an réad ag bogadh go hingearach suas go dtí go bhfilleann sé ar a shuíomh tosaigh ag nialas.
W = mgh – mgh = 0
1.2 Fórsa Earraigh
Breathnaigh ar sprionga atá suite i riocht cothrománach. Má bhrúitear nó má chomhbhrúitear foirceann deas an sprionga ar chlé, cuireann an sprionga fórsa sáite i bhfeidhm ar dheis. Is féidir leat é seo a chruthú trí sprionga a chomhbhrú. Mar shampla, cuir réad ar an bhfoirceann deas, ansin brúigh an réad ar chlé. Tar éis don sprionga imeacht faoi Δx, bain do lámh ón réad agus ón sprionga. Nuair nach mbeidh an lámh i dteagmháil leis an sprionga a thuilleadh, brúfaidh an sprionga an réad ar ais ar dheis.
Nuair a ghluaiseann an réad ar chlé, bíonn treo a ghluaisne agus a dhíláithrithe os coinne threo fhórsa an earraigh. Ós rud é go bhfuil na treoracha os coinne a chéile, déanann fórsa an earraigh obair dhiúltach.
W = – ½ k (Δx) ²
Nuair a ghluaiseann an réad ar dheis, bíonn treo a ghluaiseachta agus a dhíláithrithe mar an gcéanna le fórsa an earraigh. Ós rud é go bhfuil na treoracha mar an gcéanna, déanann fórsa an earraigh obair dhearfach.
W = ½ k (Δx) ²
Is é an earrach a úsáidtear an ceann céanna, mar sin is é an tairiseach (k) atá ag an earrach an ceann céanna. Is é an diall earrach (Δx) an ceann céanna freisin.
Dá bhrí sin, déantar an obair de réir meáchain nuair a thosaíonn an réad ag bogadh ar chlé faoi Δx agus ansin bogann sé ar ais ar dheis faoi Δx atá nialas.
W = ½ k (Δx) 2 – ½ k (Δx) 2 = 0
Déantar an obair le meáchan agus le fórsa an earraigh ó thosaíonn an réad ag bogadh óna shuíomh tosaigh go dtí go bhfilleann sé ann, atá cothrom le náid. Má rinneadh an obair le fórsa, ós rud é go mbogann sé óna shuíomh tosaigh go dtí go bhfilleann sé ann, atá cothrom le náid, tugtar fórsa coimeádach ar an bhfórsa. Dá bhrí sin, is samplaí de fhórsaí coimeádacha iad fórsa an earraigh agus meáchan.
2. Fórsa Neamhchoimeádach
Breathnaigh ar réad a bhrúitear ar dheis agus ansin a bhrúitear ar ais ar chlé. Nuair a bhíonn an réad ag bogadh nó á dhíláithriú ar dheis, tá treo dhíláithriú an réada mar an gcéanna le treo an fhórsa sáite (F) agus os coinne treo an fhórsa frithchuimilte cinéiteach (fk ) . Ós rud é go bhfuil sé sa treo céanna leis an díláithriú, déanann an fórsa sáite obair dhearfach ar an réad.
W = F s
Os a choinne sin, déanann an fórsa frithchuimilte cinéiteach obair dhiúltach ar an réad.
W = – f k s
Rinneadh an obair leis an bhfórsa sáite agus leis an bhfórsa frithchuimilte ar an réad nuair a thosaíonn an réad ag bogadh óna shuíomh tosaigh go dtí go bhfilleann sé ann tá:
W = 2 F s
W = -2 f k s
Déantar an obair leis an bhfórsa sáite agus leis an bhfórsa frithchuimilte cinéiteach ó thosaíonn an réad ag bogadh óna shuíomh tosaigh go dtí go bhfilleann sé ann, níl sé cothrom le náid. Mura bhfuil an obair a dhéanann fórsa ó thosaíonn an réad ag bogadh óna shuíomh tosaigh go dtí go bhfilleann sé ann cothrom le náid, tugtar fórsa neamhchoimeádach ar an bhfórsa. Dá bhrí sin, is samplaí de fhórsaí neamhchoimeádach iad fórsa sáite agus fórsa frithchuimilte cinéiteach.
1. Cad is fórsa coimeádach ann? Is fórsa coimeádach é fórsa ina bhfuil an obair a dhéantar agus réad á bhogadh idir dhá phointe neamhspleách ar an gcosán a ghlactar. Is samplaí de fhórsaí coimeádacha iad fórsaí imtharraingthe agus fórsaí leictreastatacha.
2. Cén gaol atá idir an obair a dhéanann fórsa coimeádach agus fuinneamh poitéinsiúil? Tá an obair a dhéanann fórsa coimeádach ar réad atá ag bogadh ó phointe A go pointe B cothrom leis an athrú diúltach ar fhuinneamh poitéinsiúil (∆U) idir an dá phointe sin: Ciallaíonn sé seo má ghnóthaíonn réad fuinneamh poitéinsiúil, go bhfuil an obair a dhéanann an fórsa coimeádach diúltach, agus a mhalairt.
3. Cad is fórsa neamhchoimeádach ann? Is fórsa neamhchoimeádach é fórsa ina mbraitheann an obair a dhéantar agus réad á bhogadh idir dhá phointe ar an gcosán a ghlactar. Is samplaí tipiciúla de fhórsaí neamhchoimeádach iad frithchuimilt agus friotaíocht aeir.
4. Cén tionchar a bhíonn ag fórsa neamhchoimeádach ar fhuinneamh meicniúil córais? Is féidir le fórsa neamhchoimeádach an fuinneamh meicniúil iomlán (suim na bhfuinneamh cinéiteach agus na bhfuinneamh poitéinsiúil) i gcóras a athrú. Tá sé seo amhlaidh toisc nach stóráiltear an obair a dhéanann fórsa neamhchoimeádach mar fhuinneamh poitéinsiúil ach go ndéantar í a chlaochlú de ghnáth ina foirmeacha eile fuinnimh, amhail teas.
5. Conas is féidir le duine a chinneadh an bhfuil fórsa coimeádach nó neamhchoimeádach ag baint úsáide as cosán lúb dúnta? I gcás fórsa coimeádach, is ionann an obair ghlan a dhéantar ar réad tar éis dó taisteal cosán iomlán lúb dúnta agus nialas. Mura ionann an obair ghlan a dhéantar thar lúb dúnta agus nialas, níl an fórsa coimeádach.
6. Cén ról atá ag lúbadh réimse fórsa agus é ag cinneadh an bhfuil fórsa coimeádach? Má tá lúbadh réimse fórsa nialasach i ngach áit sa spás, tá an fórsa coimeádach. Mura bhfuil an lúbadh nialasach, ansin níl an fórsa coimeádach.
7. Cén gaol atá idir fuinneamh poitéinsiúil imtharraingthe agus fórsaí coimeádacha? Eascraíonn fuinneamh poitéinsiúil imtharraingthe mar gheall ar nádúr coimeádach an fhórsa imtharraingthe. Mar thoradh ar mhéadú airde i réimse imtharraingthe, méadaítear an fuinneamh poitéinsiúil imtharraingthe, ach bíonn an obair a dhéanann an fórsa imtharraingthe diúltach, rud a thugann le fios go laghdaítear an fuinneamh poitéinsiúil nuair a bhogann réad níos gaire don Domhan.
8. Cén fáth nach bhfuil fuinneamh poitéinsiúil ag baint le frithchuimilt cosúil le fórsaí coimeádacha eile? Is fórsa neamhchoimeádach í an fhrithchuimilt; dá bhrí sin, ní stóráiltear an obair a dhéantar trí fhrithchuimilt mar fhuinneamh poitéinsiúil. Ina áit sin, is minic a chlaochlaítear í i bhfoirmeacha eile, amhail teas, agus ní féidir í a aisghabháil go hiomlán mar fhuinneamh meicniúil.
9. I gcás ina sleamhnaíonn réad síos plána claonta, cén ról a bhíonn ag fórsaí coimeádacha agus neamhchoimeádacha? Nuair a shleamhnaíonn réad síos plána claonta, gníomhaíonn an fórsa imtharraingthe, fórsa coimeádach, ar an réad, ag tiontú a fhuinnimh phoitéinsiúil go fuinneamh cinéiteach. Má bhíonn frithchuimilt idir an réad agus an plána claonta (fórsa neamhchoimeádach), cuirfidh sé i gcoinne na gluaiseachta agus laghdóidh sé fuinneamh cinéiteach an réada, ag tiontú cuid de ina theas.
10. An féidir fuinneamh iomlán córais a chaomhnú fiú má tá fórsaí neamhchoimeádacha i bhfeidhm? Sea, fanann fuinneamh iomlán córais (lena n-áirítear gach cineál fuinnimh amhail meicniúil, teirmeach, srl.) caomhnaithe de réir dhlí chaomhnú fuinnimh. Mar sin féin, nuair a bhíonn fórsaí neamhchoimeádacha ag gníomhú, ní fhéadfar an fuinneamh meicniúil (suim na bhfuinneamh cinéiteach agus na bhfuinneamh poitéinsiúil) a chaomhnú toisc go ndéantar cuid de a thiontú go foirmeacha eile fuinnimh, amhail teas nó fuaim.
