Konzervativni stil ne naziv sile, kao što je gravitacija, sila trenja itd. Konzervativna sila opisuje prirodu sile. Ako je ukupni rad sile na tijelu, tijekom vremena dok se tijelo pomiče iz svog početnog položaja do trenutka kada se tijelo vrati u svoj početni položaj, jednak nuli, tada je sila konzervativna sila. Sila se naziva konzervativnom ako rad sile na tijelu ne ovisi o putu kojim se tijelo kreće, već samo o promjeni 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 pomaka objekta je prema gore, dok je smjer gravitacijske sile ili težine (w) prema dolje. Smjer pomaka objekta je suprotan smjeru gravitacijske sile, stoga gravitacijska sila obavlja negativni rad.
W1 = Fs = wh (cos 180) = wh (-1) = – wh = – mgh
Kada se objekt kreće prema dolje prema svom izvornom položaju, smjer pomaka objekta je prema dolje, a smjer gravitacijske sile je također prema dolje. Smjer pomaka objekta isti je kao i smjer gravitacijske sile, stoga gravitacijska sila obavlja pozitivan rad.
W2 = Fs = wh (cos 0) = wh (1) = wh
Ukupni rad koji gravitacijska sila izvrši na objektu tijekom vremena dok se objekt kreće gore, a zatim dolje jednak je nuli.
Wukupan =W1 + W2 = – što + što = 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. Ukupni rad = – 10 Džula + 10 Džula = 0
Primjer 2
Zamislite objekt koji se kreće iz doline prema vrhu, a zatim se vraća u dolinu.
Sve dok se objekt kreće po nagnutoj ravnini, samo horizontalna komponenta gravitacijske sile (w sin theta) obavlja rad na objektu. Kada se objekt kreće iz doline prema vrhu nagnute ravnine, smjer pomaka je suprotan smjeru horizontalne komponente gravitacijske sile (w sin theta), stoga gravitacijska sila obavlja negativan rad.
Rad koji sila gravitacije vrši na objektu dok se kreće od doline do vrha.
W1 = – Fs = – (w sin theta)(s) = – w sin theta
Budući da je sin theta = h / s ili h = s sin theta, gornja formula se mijenja u
W1 = – wh = – mgh
Kada se objekt kreće s vrha u dolinu, pomak je u istom smjeru kao i horizontalna komponenta gravitacijske sile, stoga gravitacijska sila obavlja pozitivan rad.
W2 = wh = mgh
Ukupni napor
Wukupno = – 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. Ukupni rad = – 10 Džula + 10 Džula = 0
Na temelju formule korištene u primjeru 2, može se zaključiti da je rad koji gravitacijska sila izvrši na objektu kada se objekt kreće duž nagnute ravnine za udaljenost s jednak radu koji gravitacijska sila izvrši na objektu ako se objekt kreće okomito za udaljenost h.
Dakle, rad koji izvrši gravitacijska sila ne ovisi o prijeđenom putu, već samo o promjeni visine. Drugim riječima, rad koji izvrši gravitacijska sila ovisi samo o početnom i konačnom položaju.
Ova dva primjera pokazuju da je gravitacijska sila konzervativna sila. Sila je konzervativna sila ako ispunjava dva uvjeta. Prvo, ukupni rad sile na tijelu tijekom vremena dok se tijelo pomiče iz početnog položaja dok se ne vrati u početni položaj jednak je nuli (usporedi primjer 1). Drugo, ukupni rad sile na tijelu ne ovisi o putu koji tijelo prijeđe, već ovisi o promjeni položaja (usporedi primjer 2).
Neke sile koje spadaju u konzervativne sile su gravitacijska sila, električna sila i magnetska sila.
Primjer 3
Coulombova sila i gravitacijska sila su konzervativne sile.
Jer
Coulombova sila i gravitacijska sila obrnuto su proporcionalne kvadratu udaljenosti
Rasprava
Električna sila i gravitacijska sila su konzervativne sile, ne zato što su im veličine obrnuto proporcionalne kvadratu udaljenosti. Obje su konzervativne sile jer rad obavljen za nošenje tereta pod utjecajem ove dvije sile ne ovisi o putu ili prijeđenom putu, već samo o početnom i konačnom položaju tereta.
Sila je konzervativna sila ako rad koji obavlja na nekom tijelu…
(1) ovisi samo o početnom stanju i konačnom stanju
(2) je isto što i promjena potencijalne energije objekta
(3) ne ovisi o obliku putanje gibanja
(4) ne ovisi o promjenama potencijalne energije
Rasprava
Sila je konzervativna sila ako rad koji obavlja na nekom tijelu
(1) ovisi samo o početnom stanju i konačnom stanju
(3) ne ovisi o obliku putanje gibanja
