محافظه کاره ځواک او غیر محافظه کاره ځواک
۱. محافظه کاره ځواک
۱.۱ وزن (w)
یو شی وګورئ چې په عمودي ډول پورته حرکت کوي تر هغه چې اعظمي لوړوالي ته ورسیږي او بیا خپل لومړني موقعیت ته ښکته شي. کله چې په عمودي ډول د h په واسطه پورته حرکت کوي، وزن د بې ځایه کیدو څخه مخالف لوري ته وي. په دې توګه، وزن په شی باندې منفي کار کوي.
W = wh (cos 180 o ) = – wh = – mgh
د اعظمي لوړوالي ته له رسیدو وروسته، شی د h په واسطه د خپل لومړني حالت په لور ښکته حرکت کوي. کله چې ښکته حرکت کوي، وزن د بې ځایه کیدو په ورته لوري کې وي. ځکه چې دا د بې ځایه کیدو په ورته لوري کې دی، وزن مثبت کار کوي.
W = wh (cos 0 o ) = wh = mgh
د شی وزن (m)، د جاذبې سرعت (g)، او لوړوالی (h) یو شان دي، نو کار د وزن لخوا ترسره کیږي ځکه چې شی په عمودي ډول پورته حرکت پیل کوي تر هغه چې بیرته خپل لومړني حالت ته صفر شي.
W = mgh – mgh = 0
۱.۲ د پسرلي ځواک
یو پسرلی وګورئ چې په افقي حالت کې ځای پر ځای شوی وي. که چیرې د پسرلی ښي پای چپ لوري ته فشار ورکړل شي یا فشار ورکړل شي، پسرلی ښي لوري ته د فشار ځواک کاروي. تاسو کولی شئ دا د پسرلی په فشارولو سره ثابت کړئ. د مثال په توګه، یو شی په ښي پای کې ځای په ځای کړئ، بیا هغه شی چپ لوري ته فشار ورکړئ. وروسته له دې چې پسرلی د Δx په اندازه انحراف وکړي، خپل لاس د شی او پسرلی څخه لرې کړئ. کله چې لاس نور د پسرلی سره په تماس کې نه وي، پسرلی به هغه شی بیرته ښي لوري ته فشار ورکړي.
کله چې شی کیڼ اړخ ته حرکت کوي، د هغې د حرکت او بې ځایه کیدو لوري د پسرلي د قوې د لوري سره مخالف وي. ځکه چې لارښوونې یو بل ته مخالفې دي، د پسرلي قوه منفي کار کوي.
W = – ½ k (Δx) 2
کله چې شی ښي خوا ته حرکت کوي، د هغې د حرکت او بې ځایه کیدو لار د پسرلي د قوې سره ورته وي. ځکه چې لارښوونې ورته دي، د پسرلي قوه مثبت کار کوي.
W = ½ k (Δx) 2
کارول شوی پسرلی ورته دی، نو د پسرلی ثابت (k) ورته دی. د پسرلی انحراف (Δx) هم ورته دی.
په دې توګه، کار د وزن له مخې ترسره کیږي کله چې شی د Δx په واسطه کیڼ اړخ ته حرکت پیل کړي او بیا د Δx په واسطه بیرته ښي خوا ته حرکت وکړي صفر وي.
W = ½ k (Δx) 2 – ½ k (Δx) 2 = 0
کار د وزن او پسرلي قوې په واسطه ترسره کیږي ځکه چې شی له خپل لومړني موقعیت څخه حرکت پیل کوي تر هغه چې بیرته راشي هلته صفر سره مساوي وي. که چیرې کار د یو ځواک په واسطه ترسره شوی وي ځکه چې دا له خپل لومړني موقعیت څخه حرکت کوي تر هغه چې بیرته راشي هلته صفر سره مساوي وي، نو قوه محافظه کاره قوه بلل کیږي. په دې توګه، پسرلي قوه او وزن د محافظه کاره قوو مثالونه دي.
۲. غیر محافظه کار ځواک
یو شی وګورئ چې ښي خوا ته ټیله شوی او بیا بیرته کیڼ اړخ ته ټیله شوی. کله چې شی ښي خوا ته حرکت کوي یا بې ځایه کیږي، د شی د بې ځایه کیدو لوري د زور قوې (F) لوري سره ورته وي او د حرکي رقابتي قوې (fk) لوري سره مخالف وي . څرنګه چې دا د بې ځایه کیدو په ورته لوري کې وي، نو د زور قوه په اعتراض باندې مثبت کار کوي.
W = F · s
برعکس، د حرکي رقابتي قوه په شي باندې منفي کار کوي.
W = – f k s
دا کار په هغه شی باندې د فشار او رګیدو قوې لخوا ترسره شو کله چې شی له خپل لومړني موقعیت څخه حرکت پیل کوي تر هغه چې بیرته راشي هلته وي:
W = 2 فارنهایټ ثانیې
W = -2 f k s
کار د زور قوې او حرکي رقابتي قوې لخوا ترسره کیږي ځکه چې شی له خپل لومړني موقعیت څخه حرکت پیل کوي تر هغه چې بیرته راشي هلته صفر سره مساوي نه وي. که چیرې د یو ځواک لخوا ترسره شوی کار د هغه وخت راهیسې چې شی له خپل لومړني موقعیت څخه حرکت پیل کوي تر هغه چې بیرته راشي هلته صفر سره مساوي نه وي، نو قوه غیر محافظه کاره قوه بلل کیږي. په دې توګه، د زور قوه او حرکي رقابتي قوه د غیر محافظه کاره قوو مثالونه دي.
۱. محافظه کاره قوه څه ده؟ محافظه کاره قوه هغه ده چې د دوو نقطو ترمنځ د یو شی د حرکت کولو لپاره ترسره شوی کار د اخیستل شوي لارې څخه خپلواک وي. جاذبه او الکتروسټاتیک ځواکونه د محافظه کاره قوو مثالونه دي.
۲. د محافظه کار قوې لخوا ترسره شوی کار د احتمالي انرژۍ سره څنګه تړاو لري؟ د محافظه کار قوې لخوا په یوه شی باندې ترسره شوی کار چې د A نقطې څخه B نقطې ته حرکت کوي د دې دوو ټکو ترمنځ د احتمالي انرژۍ (∆U) منفي بدلون سره مساوي دی: دا پدې مانا ده چې که یو شی احتمالي انرژي ترلاسه کړي، د محافظه کار قوې لخوا ترسره شوی کار منفي دی، او برعکس.
۳. غیر محافظه کاره قوه څه ده؟ غیر محافظه کاره قوه هغه ده چې د دوو نقطو ترمنځ د یو شی د حرکت کولو کار د هغه لارې پورې اړه لري چې اخیستل شوې ده. رګ او د هوا مقاومت د غیر محافظه کاره قوو ځانګړي مثالونه دي.
۴. غیر محافظه کاره قوه د یو سیسټم په میخانیکي انرژي څنګه اغیزه کوي؟ یو غیر محافظه کاره قوه کولی شي د یو سیسټم ټول میخانیکي انرژي (د متحرک او احتمالي انرژۍ مجموعه) بدل کړي. دا ځکه چې د غیر محافظه کاره قوې لخوا ترسره شوی کار د احتمالي انرژۍ په توګه نه زیرمه کیږي بلکه معمولا د انرژۍ نورو ډولونو ته بدلیږي، لکه تودوخه.
۵. څنګه کولی شو معلومه کړو چې یو قوه د تړل شوي لوپ لارې په کارولو سره محافظه کاره ده یا غیر محافظه کاره؟ د محافظه کاره قوې لپاره، په یوه شی باندې ترسره شوی خالص کار وروسته له هغه چې دا بشپړ تړل شوي لوپ لاره سفر کوي صفر دی. که چیرې د تړل شوي لوپ په اوږدو کې ترسره شوی خالص کار صفر نه وي، نو قوه غیر محافظه کاره ده.
۶. د قوې ساحې څنډه د دې په ټاکلو کې څه رول لوبوي چې ایا قوه محافظه کاره ده؟ که چیرې د قوې ساحې څنډه په فضا کې په هر ځای کې صفر وي، نو قوه محافظه کاره ده. که چیرې څنډه صفر نه وي، نو قوه غیر محافظه کاره ده.
۷. د جاذبې احتمالي انرژي د محافظه کارو ځواکونو سره څنګه تړاو لري؟ د جاذبې احتمالي انرژي د جاذبې قوې د محافظه کار طبیعت له امله رامینځته کیږي. د جاذبې ساحې کې د لوړوالي زیاتوالی د جاذبې احتمالي انرژۍ زیاتوالي لامل کیږي، پداسې حال کې چې د جاذبې قوې لخوا ترسره شوی کار منفي دی، چې د احتمالي انرژۍ کمښت په ګوته کوي کله چې یو شی ځمکې ته نږدې شي.
۸. ولې رګونه د نورو محافظه کارو ځواکونو په څیر اړونده احتمالي انرژي نلري؟ رګونه یو غیر محافظه کاره ځواک دی؛ له همدې امله، د رګونو لخوا ترسره شوی کار د احتمالي انرژۍ په توګه نه زیرمه کیږي. پرځای یې، دا ډیری وختونه په نورو بڼو بدلیږي، لکه تودوخه، او په بشپړ ډول د میخانیکي انرژۍ په توګه نشي بیرته ترلاسه کیدی.
۹. په داسې سناریو کې چې یو شی د یوې مایل شوې الوتکې څخه ښکته کیږي، محافظه کار او غیر محافظه کار ځواکونه څنګه رول لوبوي؟ کله چې یو شی د مایل شوې الوتکې څخه ښکته کیږي، د جاذبې قوه، یو محافظه کار ځواک، په هغه شی باندې عمل کوي، د هغې احتمالي انرژي په حرکي انرژي بدلوي. که چیرې د شی او مایل شوې الوتکې (غیر محافظه کار ځواک) ترمنځ رګونه شتون ولري، نو دا به د حرکت مخالفت وکړي او د شی حرکي انرژي به کمه کړي، او ځینې یې به په تودوخې بدل کړي.
۱۰. ایا د یو سیسټم ټوله انرژي حتی که غیر محافظه کاره ځواکونه په لوبه کې وي هم ساتل کیدی شي؟ هو، د یو سیسټم ټوله انرژي (د انرژۍ ټول ډولونه لکه میخانیکي، حرارتي، او نور) د انرژۍ د ساتنې قانون سره سم ساتل کیږي. په هرصورت، کله چې غیر محافظه کاره ځواکونه عمل کوي، میخانیکي انرژي (د حرکي او احتمالي انرژۍ مجموعه) ممکن خوندي نشي ځکه چې ځینې یې د انرژۍ نورو بڼو ته بدلیږي، لکه تودوخه یا غږ.
