Konzervativen slog ne ime sile, kot je gravitacija, sila trenja itd. Konzervativna sila opisuje naravo sile. Če je skupno delo sile na predmetu v času, ko se predmet premakne iz prvotnega položaja, dokler se predmet ne vrne v prvotni položaj, enako nič, potem je sila konzervativna sila. Sila je konzervativna, če delo sile na predmetu ni odvisno od poti, ki jo predmet prehodi, temveč le od spremembe njegovega začetnega in končnega položaja.
Definicijo konzervativnega sloga je lažje razumeti, če jo že poznate. razumevanje dela v fizikiZa razumevanje koncepta konzervativne sile preučite naslednji dve primeri vprašanj.
Primer 1
Predstavljajte si predmet, ki se premika navpično navzgor, nato pa se predmet premakne navpično navzdol v prvotni položaj.
Ko se predmet premika navzgor, je smer premika predmeta navzgor, medtem ko je smer gravitacijske sile ali teže (w) navzdol. Smer premika predmeta je nasprotna smeri gravitacijske sile, zato gravitacijska sila opravlja negativno delo.
W1 = Fs = wh (cos 180) = wh (-1) = – wh = – mgh
Ko se objekt premika navzdol proti svojemu prvotnemu položaju, je smer premika objekta navzdol in smer gravitacijske sile je prav tako navzdol. Smer premika objekta je enaka smeri gravitacijske sile, zato gravitacijska sila opravlja pozitivno delo.
W2 = Fs = wh (cos 0) = wh (1) = wh
Skupno delo, ki ga gravitacijska sila opravi na predmetu v času, ko se predmet premika navzgor in nato navzdol, je enako nič.
WSkupaj =W1 + W2 = – kh + kh = 0
Na primer, masa predmeta (m) = 1 kg, gravitacijski pospešek (g) = 10 m/s2 in višina (v) = 1 meter, potem Š1 = -10 Joulov in W2 = 10 Joulov. Skupno delo = – 10 Joulov + 10 Joulov = 0
Primer 2
Predstavljajte si objekt, ki se premika iz doline na vrh in se nato vrne v dolino.
Dokler se objekt premika po nagnjeni ravnini, nanj deluje le horizontalna komponenta gravitacijske sile (w sin theta). Ko se objekt premika iz doline na vrh nagnjene ravnine, je smer premika nasprotna smeri horizontalne komponente gravitacijske sile (w sin theta), zato gravitacijska sila opravlja negativno delo.
Delo, ki ga opravi sila gravitacije na predmetu, ko se ta premika iz doline na vrh.
W1 = – Fs = – (w sin theta)(s) = – w sin theta
Ker je sin theta = h / s ali h = s sin theta, se zgornja formula spremeni v
W1 = – wh = – mgh
Ko se objekt premakne z vrha v dolino, je premik v isti smeri kot horizontalna komponenta gravitacijske sile, zato gravitacijska sila opravlja pozitivno delo.
W2 = wh = mgh
Skupni napor
Skupaj W = – mgh + mgh = 0
Na primer, masa predmeta (m) = 1 kg, gravitacijski pospešek (g) = 10 m/s2 in višina (v) = 1 meter, potem Š1 = -10 Joulov in W2 = 10 Joulov. Skupno delo = – 10 Joulov + 10 Joulov = 0
Na podlagi formule, uporabljene v primeru 2, lahko sklepamo, da je delo, ki ga gravitacijska sila opravi na predmetu, ko se predmet premika vzdolž nagnjene ravnine za razdaljo s, enako delu, ki ga gravitacijska sila opravi na predmetu, če se predmet premika pravokotno za razdaljo h.
Torej delo, ki ga opravi gravitacijska sila, ni odvisno od prepotovane poti, temveč le od spremembe višine. Z drugimi besedami, delo, ki ga opravi gravitacijska sila odvisno samo od začetnega in končnega položaja.
Ta dva primera kažeta, da je gravitacijska sila konzervativna sila. Sila je konzervativna sila, če izpolnjuje dva pogoja. Prvič, skupno delo, ki ga sila opravi na predmetu v času, ko se predmet premakne iz začetnega položaja, dokler se ne vrne v začetni položaj, je enako nič (primerjaj primer 1). Drugič, skupno delo, ki ga sila opravi na predmetu, ni odvisno od poti, ki jo predmet prehodi, temveč od spremembe položaja (primerjaj primer 2).
Nekatere sile, ki so vključene v konzervativne sile, so gravitacijska sila, električna sila in magnetna sila.
Primer 3
Coulombova sila in gravitacijska sila sta konzervativni sili.
Sebab
Coulombova sila in gravitacijska sila sta obratno sorazmerni s kvadratom razdalje.
Razprava
Električna sila in gravitacijska sila sta konzervativni sili, ne zato, ker bi njuni velikosti bili obratno sorazmerni s kvadratom razdalje. Obe sta konzervativni sili, ker delo, opravljeno za prenašanje bremena pod vplivom teh dveh sil, ni odvisno od prepotovane poti, temveč le od začetnega in končnega položaja bremena.
Sila je konzervativna sila, če je delo, ki ga opravi na predmetu ...
(1) je odvisno samo od začetnega in končnega stanja
(2) je enaka spremembi potencialne energije telesa
(3) ni odvisna od oblike trajektorije gibanja
(4) ni odvisna od sprememb potencialne energije
Razprava
Sila je konzervativna sila, če je delo, ki ga opravi na predmetu
(1) je odvisno samo od začetnega in končnega stanja
(3) ni odvisna od oblike trajektorije gibanja
