Gaya konservatif bukan nama daya, seperti graviti, daya geseran dsb. Daya konservatif menerangkan sifat sesuatu daya. Jika jumlah kerja yang dilakukan oleh daya ke atas sesuatu objek, semasa objek bergerak menjauhi kedudukan asalnya sehingga objek kembali ke kedudukan asalnya, adalah sama dengan sifar, maka daya tersebut merupakan daya konservatif. Suatu daya dikatakan konservatif jika kerja yang dilakukan oleh daya ke atas sesuatu objek tidak bergantung pada laluan yang diambil oleh objek tetapi hanya pada perubahan kedudukan awal dan akhir.
Takrif gaya konservatif lebih mudah difahami jika anda sudah memahaminya pemahaman tentang kerja dalam fizikKaji dua contoh soalan berikut untuk memahami konsep daya konservatif.
Contoh 1
Bayangkan sebuah objek bergerak secara menegak ke atas dan kemudian objek tersebut bergerak secara menegak ke bawah ke kedudukan asalnya.
Apabila objek bergerak ke atas, arah anjakan objek adalah ke atas, manakala arah daya graviti atau berat (w) adalah ke bawah. Arah anjakan objek adalah bertentangan dengan arah daya graviti, oleh itu daya graviti melakukan kerja negatif.
W1 = Fs = wh (cos 180) = wh (-1) = – wh = – mgh
Apabila sesuatu objek bergerak ke bawah menuju kedudukan asalnya, arah sesaran objek adalah ke bawah dan arah daya graviti juga ke bawah. Arah sesaran objek adalah sama dengan arah daya graviti, oleh itu daya graviti melakukan kerja positif.
W2 = F s = wh (cos 0) = wh (1) = wh
Jumlah kerja yang dilakukan oleh daya graviti ke atas objek semasa objek bergerak ke atas dan kemudian ke bawah adalah sama dengan sifar.
Wjumlah =W1 +W2 = – wh + wh = 0
Contohnya, jisim objek (m) = 1 kg, pecutan graviti (g) = 10 m/s2 dan tinggi (t) = 1 meter kemudian W1 = -10 Joule dan W2 = 10 Joule. Jumlah kerja = – 10 Joule + 10 Joule = 0
Contoh 2
Pertimbangkan sebuah objek yang bergerak dari lembah ke puncak dan kemudian bergerak kembali ke lembah.
Selagi sesuatu objek bergerak pada satah condong, hanya komponen mendatar daya graviti (w sin theta) yang berfungsi pada objek tersebut. Apabila sesuatu objek bergerak dari lembah ke bahagian atas satah condong, arah anjakan adalah bertentangan dengan arah komponen mendatar daya graviti (w sin theta) oleh itu daya graviti melakukan kerja negatif.
Kerja yang dilakukan oleh daya graviti ke atas sesuatu objek semasa ia bergerak dari lembah ke puncak.
W1 = – F s = – (w sin theta)(s) = – ws sin theta
Oleh kerana sin theta = h / s atau h = s sin theta maka formula di atas ditukar kepada
W1 = – wh = – mgh
Apabila sesuatu objek bergerak dari puncak ke lembah, anjakannya adalah dalam arah yang sama dengan komponen mendatar daya graviti, oleh itu daya graviti melakukan kerja positif.
W2 = wh = mgh
Usaha sepenuhnya
Jumlah = – mgh + mgh = 0
Contohnya, jisim objek (m) = 1 kg, pecutan graviti (g) = 10 m/s2 dan tinggi (t) = 1 meter kemudian W1 = -10 Joule dan W2 = 10 Joule. Jumlah kerja = – 10 Joule + 10 Joule = 0
Berdasarkan formula yang digunakan dalam contoh 2, dapat disimpulkan bahawa kerja yang dilakukan oleh daya graviti pada suatu objek apabila objek bergerak di sepanjang satah condong pada jarak s adalah sama dengan kerja yang dilakukan oleh daya graviti pada objek jika objek bergerak secara serenjang pada jarak h.
Jadi kerja yang dilakukan oleh daya graviti tidak bergantung pada laluan yang dilalui tetapi hanya pada perubahan ketinggian. Dalam erti kata lain, kerja yang dilakukan oleh daya graviti hanya bergantung pada kedudukan awal dan kedudukan akhir.
Dua contoh ini menunjukkan bahawa daya graviti adalah daya konservatif. Daya adalah daya konservatif jika ia memenuhi dua syarat. Pertama, jumlah kerja yang dilakukan oleh daya ke atas objek semasa objek bergerak menjauhi kedudukan awalnya sehingga ia kembali ke kedudukan awalnya adalah sama dengan sifar (bandingkan contoh 1). Kedua, jumlah kerja yang dilakukan oleh daya ke atas objek tidak bergantung pada laluan yang diambil oleh objek tetapi bergantung pada perubahan kedudukan (bandingkan contoh 2).
Beberapa daya yang termasuk dalam daya konservatif ialah daya graviti, daya elektrik, daya magnet.
Contoh 3
Daya Coulomb dan daya graviti ialah daya konservatif.
sebab
Daya Coulomb dan daya graviti adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jarak
Perbincangan
Daya elektrik dan daya graviti adalah daya konservatif, bukan kerana magnitudnya berkadar songsang dengan kuasa dua jarak. Kedua-duanya adalah daya konservatif kerana kerja yang dilakukan untuk membawa beban di bawah pengaruh kedua-dua daya ini tidak bergantung pada laluan atau laluan yang dilalui tetapi hanya pada kedudukan awal dan akhir beban.
Daya ialah daya konservatif jika kerja yang dilakukannya ke atas sesuatu objek…
(1) hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir
(2) adalah sama dengan perubahan tenaga keupayaan objek
(3) tidak bergantung pada bentuk trajektori gerakan
(4) tidak bergantung pada perubahan tenaga keupayaan
Perbincangan
Daya ialah daya konservatif jika kerja yang dilakukannya ke atas sesuatu objek
(1) hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir
(3) tidak bergantung pada bentuk trajektori gerakan
