Konservativ Kraaft an net-konservativ Kraaft
1. Konservativ Kraaft
1.1 Gewiicht (w)
Observéiert en Objet, deen sech vertikal no uewe beweegt, bis en eng maximal Héicht erreecht, ier en no ënnen a Richtung senger Ausgangspositioun beweegt. Wann e sech vertikal no uewe beweegt ëm h, ass d'Gewiicht an der Géigerichtung vun der Verrécklung. Dofir mécht d'Gewiicht negativ Aarbecht um Objet.
W = wh (cos 180 o ) = – wh = – mgh
Nodeems en eng maximal Héicht erreecht huet, beweegt sech den Objet ëm h no ënnen a Richtung vu senger Ausgangspositioun. Beim no ënnen beweegen ass d'Gewiicht an der selwechter Richtung wéi d'Verrécklung. Well et an der selwechter Richtung wéi d'Verrécklung ass, mécht d'Gewiicht positiv Aarbecht.
W = wh (cos 0 o ) = wh = mgh
D'Mass (m), d'Gravitatiounsbeschleunigung (g) an d'Héicht (h) vum Objet sinn d'selwecht, dofir gëtt d'Aarbecht vum Gewiicht gemaach, well den Objet ufänkt vertikal no uewe ze beweegen, bis en op seng ursprénglech Positioun Null zréckkënnt.
W = mgh – mgh = 0
1.2 Federkraaft
Kuckt Iech eng Fieder un, déi an enger horizontaler Positioun placéiert ass. Wann dat rietst Enn vun der Fieder no lénks gedréckt oder kompriméiert gëtt, übt d'Fieder eng Schubkraaft no riets aus. Dir kënnt dat beweisen andeems Dir eng Fieder kompriméiert. Zum Beispill, setzt en Objet op dat rietst Enn a dréckt den Objet dann no lénks. Nodeems d'Fieder ëm Δx ofwäicht, huelt Är Hand vum Objet an der Fieder ewech. Wann d'Hand net méi a Kontakt mat der Fieder ass, dréckt d'Fieder den Objet no riets zréck.
Wann den Objet sech no lénks beweegt, sinn d'Richtung vu senger Bewegung a Verrécklung entgéintgesat zu der Richtung vun der Kraaft vun der Fieder. Well d'Richtunge géigesäiteg entgéintgesat sinn, mécht d'Kraaft vun der Fieder negativ Aarbecht.
W = – ½ k (Δx) ²
Wann den Objet sech no riets beweegt, ass d'Richtung vu senger Bewegung an Verrécklung déiselwecht wéi d'Kraaft vun der Fieder. Well d'Richtunge déiselwecht sinn, mécht d'Kraaft vun der Fieder positiv Aarbecht.
W = ½ k (Δx) ²
D'Fieder déi benotzt gëtt ass déiselwecht, dofir ass d'Konstant vun der Fieder (k) déiselwecht. D'Ofwäichung vun der Fieder (Δx) ass och déiselwecht.
Sou gëtt d'Aarbecht nom Gewiicht gemaach, wann den Objet ufänkt, sech ëm Δx no lénks ze beweegen an dann erëm no riets beweegt, wann Δx null ass.
W = ½ k (Δx) 2 – ½ k (Δx) 2 = 0
D'Aarbecht gëtt duerch Gewiicht a Federkraaft gemaach, well den Objet ufänkt sech vu senger Ausgangspositioun ze beweegen, bis en dohinner zréckkënnt, ass gläich Null. Wann d'Aarbecht duerch eng Kraaft gemaach gouf, well en sech vu senger Ausgangspositioun beweegt, bis en dohinner zréckkënnt, ass gläich Null, gëtt d'Kraaft als konservativ Kraaft bezeechent. Dofir sinn Federkraaft a Gewiicht Beispiller vu konservative Kräften.
2. Net-konservativ Kraaft
Kuckt Iech en Objet un, deen no riets gedréckt an dann no lénks zeréckgedréckt gëtt. Wann den Objet sech no riets beweegt oder verréckelt, ass d'Richtung vun der Verrécklung vum Objet déiselwecht wéi d'Richtung vun der Schubkraaft (F) a géint d'Richtung vun der kinetischer Reibungskraaft (fk ) . Well se an déiselwecht Richtung wéi d'Verrécklung ass, mécht d'Schubkraaft positiv Aarbecht um Objet.
W = F s
Am Géigendeel, mécht déi kinetesch Reibungskraaft negativ Aarbecht um Objet.
W = – f k s
D'Aarbecht gouf duerch d'Schubkraaft an d'Reibungskraaft um Objet gemaach, wann den Objet ufänkt sech vu senger Ausgangspositioun ze bewegen, bis en zréckkënnt:
W = 2 F s
W = -2 f k s
D'Aarbecht gëtt duerch d'Schubkraaft an d'kinetesch Reibungskraaft gemaach, well den Objet ufänkt sech vu senger Ausgangspositioun ze beweegen, bis en dohinner zréckkënnt, ass net gläich Null. Wann d'Aarbecht, déi vun enger Kraaft gemaach gëtt, zënter datt den Objet ufänkt sech vu senger Ausgangspositioun ze beweegen, bis en dohinner zréckkënnt, net gläich Null ass, gëtt d'Kraaft als net-konservativ Kraaft bezeechent. Dofir sinn d'Schubkraaft an d'kinetesch Reibungskraaft Beispiller vun net-konservative Kräften.
1. Wat ass eng konservativ Kraaft? Eng konservativ Kraaft ass eng, bei där d'Aarbecht, déi gemaach gëtt fir en Objet tëscht zwee Punkten ze beweegen, onofhängeg vum gehollene Wee ass. Gravitatiouns- an elektrostatesch Kräften si Beispiller vu konservative Kräften.
2. Wéi hänkt d'Aarbecht, déi vun enger konservativer Kraaft gemaach gëtt, mat der potenzieller Energie zesummen? D'Aarbecht, déi vun enger konservativer Kraaft op engem Objet gemaach gëtt, dee sech vum Punkt A op de Punkt B beweegt, ass gläich wéi déi negativ Ännerung vun der potenzieller Energie (∆U) tëscht dësen zwou Punkten: Dëst bedeit, datt wann en Objet potenziell Energie gewënnt, d'Aarbecht, déi vun der konservativer Kraaft gemaach gëtt, negativ ass, an ëmgekéiert.
3. Wat ass eng net-konservativ Kraaft? Eng net-konservativ Kraaft ass eng, bei där d'Aarbecht, déi gemaach gëtt fir en Objet tëscht zwee Punkten ze beweegen, vum Wee ofhänkt, deen e geholl gëtt. Reibung a Loftwidderstand sinn typesch Beispiller vun net-konservative Kräften.
4. Wéi beaflosst eng netkonservativ Kraaft déi mechanesch Energie vun engem System? Eng netkonservativ Kraaft kann déi total mechanesch Energie (Zomm vun der kinetischer an der potenzieller Energie) vun engem System änneren. Dëst ass well d'Aarbecht, déi vun enger netkonservativer Kraaft gemaach gëtt, net als potenziell Energie gespäichert gëtt, mä normalerweis an aner Energieformen, wéi Hëtzt, ëmgewandelt gëtt.
5. Wéi kann een feststellen, ob eng Kraaft konservativ oder net-konservativ ass, andeems een e Wee a zouene Schleifen benotzt? Fir eng konservativ Kraaft ass d'Nettoaarbecht, déi op engem Objet gemaach gëtt, nodeems en e komplette Wee a zouene Schleifen zréckgeluecht huet, null. Wann d'Nettoaarbecht, déi iwwer eng zouene Schleif gemaach gëtt, net null ass, ass d'Kraaft net-konservativ.
6. Wéi eng Roll spillt d'Kräizung vun engem Kraaftfeld fir ze bestëmmen, ob eng Kraaft konservativ ass? Wann d'Kräizung vun engem Kraaftfeld iwwerall am Raum null ass, ass d'Kraaft konservativ. Wann d'Kräizung net null ass, dann ass d'Kraaft net-konservativ.
7. Wéi hänkt gravitativ potenziell Energie mat konservative Kräften zesummen? Gravitatiounspotenziell Energie entsteet wéinst der konservativer Natur vun der Gravitatiounskraaft. Eng Héichtzounahm an engem Gravitatiounsfeld féiert zu enger Erhéijung vun der gravitativer potenzieller Energie, während d'Aarbecht, déi vun der Gravitatiounskraaft gemaach gëtt, negativ ass, wat eng Ofsenkung vun der potenzieller Energie bedeit, wann en Objet méi no un d'Äerd kënnt.
8. Firwat huet Reibung keng associéiert potenziell Energie wéi aner konservativ Kräften? Reibung ass eng net-konservativ Kraaft; dofir gëtt d'Aarbecht, déi duerch Reibung gemaach gëtt, net als potenziell Energie gespäichert. Amplaz gëtt se dacks an aner Formen, wéi Hëtzt, ëmgewandelt a kann net komplett als mechanesch Energie erëmgewonne ginn.
9. An engem Szenario, wou en Objet eng schréi Fläch erofrutscht, wéi eng Roll spillen konservativ an net-konservativ Kräften? Wann en Objet eng schréi Fläch erofrutscht, wierkt d'Gravitatiounskraaft, eng konservativ Kraaft, op den Objet a konvertéiert seng potenziell Energie a kinetesch Energie. Wann et Reibung tëscht dem Objet an der schréi Fläch gëtt (eng net-konservativ Kraaft), wäert dës d'Bewegung entgéintwierken an d'kinetesch Energie vum Objet reduzéieren, wouduerch en Deel dovun an Hëtzt ëmgewandelt gëtt.
10. Kann déi total Energie vun engem System erhale bleiwen, och wann net-konservativ Kräften am Spill sinn? Jo, déi total Energie vun engem System (inklusiv all Forme vun Energie wéi mechanesch, thermesch, etc.) bleift no dem Gesetz vun der Energieerhaalung erhale bleiwen. Wann awer net-konservativ Kräften wierken, kann déi mechanesch Energie (Zomm vun der kinetescher an der potenzieller Energie) net erhale bleiwen, well en Deel dovun an aner Energieforme ëmgewandelt gëtt, wéi Hëtzt oder Schall.
