1. Estilo conservador
Se o trabalho realizado por uma força quando um objeto começa a se mover de sua posição inicial até retornar à posição inicial for igual a zero, então essa força é chamada de força conservativa.
Aqui estão alguns exemplos de estilos conservadores.
1.1. Gravidade
Considere um objeto movendo-se verticalmente para cima até atingir uma altura máxima e, em seguida, retornando à sua posição original. Ao percorrer uma distância h verticalmente para cima, a força da gravidade atua na direção oposta ao deslocamento do objeto. Por estar na direção oposta ao deslocamento, a força da gravidade realiza trabalho negativo sobre o objeto.
W = wh cos (180o) = – wh = – mgh
Após atingir sua altura máxima, o objeto se move para baixo em direção à sua posição original por uma distância h. Ao se mover para baixo, a força da gravidade atua na mesma direção do deslocamento do objeto. Por estar na mesma direção do deslocamento, a força da gravidade realiza trabalho positivo.
W = wh cos (0o) = – wh = – mgh
A massa do objeto (m), a aceleração gravitacional (g) e a altura (h) são as mesmas; portanto, o trabalho realizado pela força gravitacional quando o objeto começa a se mover verticalmente para cima até retornar à sua posição original é igual a zero.
W = mgh – mgh
W=0
1.2. Força da mola
Considere uma mola posicionada horizontalmente. Se a extremidade direita da mola for empurrada ou comprimida para a esquerda, a mola também exercerá uma força para a direita. Você pode comprovar isso comprimindo a mola. Por exemplo, coloque um objeto na extremidade direita da mola e pressione-o para a esquerda. Após a mola se deformar, retire a mão do peso e da mola. Quando sua mão não estiver mais em contato com a mola, o objeto estará empurrando o peso para a direita. Quando o objeto se move para a esquerda, a direção do movimento do objeto é oposta à direção da força da mola. Como as forças atuam em direções opostas, a força da mola realiza trabalho negativo.
W = – ½ kx2
Quando um objeto se move para a direita, a direção do movimento ou deslocamento da carga é a mesma que a direção da força da mola. Como ambas estão na mesma direção, a força da mola realiza trabalho positivo.
W = ½ kx2
As molas utilizadas são as mesmas, portanto a constante elástica (k) é a mesma. O deslocamento da mola também é o mesmo. Consequentemente, o trabalho realizado pela gravidade quando o objeto começa a se mover para a esquerda uma distância x e depois retorna para a direita uma distância x é igual a zero.
W = ½ kx2 – ½ kx2
O trabalho realizado pela força gravitacional e pela força elástica durante o movimento de um objeto desde sua posição inicial até retornar à posição original é zero. Se o trabalho realizado por uma força quando um objeto começa a se mover de sua posição inicial até retornar à posição original é zero, então a força é chamada de força conservativa.
2. Estilo não conservador
Se o trabalho realizado por uma força quando um objeto começa a se mover de sua posição inicial até retornar à posição original não for igual a zero, então a força é chamada de força não conservativa.
Aqui estão alguns exemplos de estilos de etiquetas conservadores.
2.1 Força de empuxo e força de atrito cinético
Considere um objeto que é empurrado para a direita e, em seguida, empurrado novamente para a esquerda. Quando ele se move ou se desloca para a direita, a direção do deslocamento do objeto é a mesma que a direção da força de empurrão (F) e oposta à direção da força de atrito cinético (f).kComo está na mesma direção do deslocamento, a força de empurrão realiza trabalho positivo sobre o objeto.
W = F s
Por outro lado, o atrito cinético realiza trabalho negativo sobre um objeto.
W = – fk s
Quando um objeto se move ou se desloca para a esquerda, a direção do deslocamento do objeto é a mesma que a direção da força de empuxo e oposta à direção da força de atrito cinético. Como está na mesma direção do deslocamento, a força de empuxo realiza trabalho positivo sobre o objeto.
W = F s
Por outro lado, o atrito cinético realiza trabalho negativo sobre um objeto.
W = – fk s
O trabalho realizado pela força de empuxo e pela força de atrito cinético sobre um objeto, desde o momento em que ele se move de sua posição inicial até retornar a ela, é W = 2 F s e W = -2 fk s
O trabalho realizado pela força de empuxo e pela força de atrito cinético enquanto o objeto começa a se mover de sua posição inicial até retornar à mesma posição não é igual a zero.
Se o trabalho realizado por uma força quando um objeto começa a se mover de sua posição inicial até retornar à posição original não for igual a zero, então a força é chamada de força não conservativa.
