Konserbatibong puwersa at di-konserbatibong puwersa
1. Konserbatibong Puwersa
1.1 Timbang (w)
Pagmasdan ang isang bagay na gumagalaw nang patayo pataas hanggang sa maabot ang pinakamataas na taas bago bumaba patungo sa panimulang posisyon nito. Kapag gumagalaw nang patayo pataas sa pamamagitan ng h, ang bigat ay kabaligtaran ng direksyon mula sa displacement. Kaya, ang bigat ay gumagawa ng negatibong gawain sa bagay.
W = wh (cos 180 o ) = – wh = – mgh
Pagkatapos maabot ang pinakamataas na taas, ang bagay ay gumagalaw pababa patungo sa panimulang posisyon nito sa pamamagitan ng h. Kapag gumagalaw pababa, ang bigat ay nasa parehong direksyon ng displacement. Dahil ito ay nasa parehong direksyon ng displacement, ang bigat ay gumagawa ng positibong gawain.
W = wh (cos 0 o ) = wh = mgh
Ang masa (m), pagbilis ng grabidad (g), at taas (h) ng bagay ay pareho, kaya ang trabaho ay ginagawa ng bigat dahil ang bagay ay nagsisimulang gumalaw nang patayo pataas hanggang sa bumalik ito sa panimulang posisyon nito na sero.
W = mgh – mgh = 0
1.2 Puwersa ng Tagsibol
Pagmasdan ang isang spring na nakalagay sa isang pahalang na posisyon. Kung ang kanang dulo ng spring ay itinutulak o pinipiga pakaliwa, ang spring ay maglalapat ng puwersang tulak pakanan. Mapapatunayan mo ito sa pamamagitan ng pagpiga ng isang spring. Halimbawa, maglagay ng isang bagay sa kanang dulo, pagkatapos ay pindutin ang bagay pakaliwa. Matapos lumihis ang spring ng Δx, alisin ang iyong kamay mula sa bagay at sa spring. Kapag ang kamay ay hindi na nakadikit sa spring, itutulak ng spring ang bagay pabalik sa kanan.
Kapag ang bagay ay gumagalaw pakaliwa, ang direksyon ng paggalaw at pag-alis nito ay kabaligtaran ng direksyon ng puwersa ng spring. Dahil ang mga direksyon ay magkasalungat sa isa't isa, ang puwersa ng spring ay gumagawa ng negatibong gawain.
W = – ½ k (Δx) 2
Kapag ang bagay ay gumagalaw pakanan, ang direksyon ng paggalaw at pag-alis nito ay kapareho ng puwersa ng spring. Dahil pareho ang mga direksyon, ang puwersa ng spring ay gumagawa ng positibong gawain.
W = ½ k (Δx) 2
Pareho ang spring na ginamit, kaya pareho ang constant (k) ng spring. Pareho rin ang spring deviation (Δx).
Samakatuwid, ang trabaho ay ginagawa ayon sa timbang kapag ang bagay ay nagsimulang gumalaw pakaliwa sa pamamagitan ng Δx at pagkatapos ay gumalaw pabalik sa kanan sa pamamagitan ng Δx na sero.
W = ½ k (Δx) 2 – ½ k (Δx) 2 = 0
Ang trabaho ay ginagawa ng bigat at puwersa ng spring dahil ang bagay ay nagsisimulang gumalaw mula sa panimulang posisyon nito hanggang sa ito ay bumalik, ang halaga ay katumbas ng zero. Kung ang trabaho ay ginawa ng isang puwersa dahil ito ay gumagalaw mula sa panimulang posisyon nito hanggang sa ito ay bumalik, ang halaga ay katumbas ng zero, ang puwersa ay tinatawag na konserbatibong puwersa. Dahil dito, ang puwersa ng spring at bigat ay mga halimbawa ng mga konserbatibong puwersa.
2. Di-Konserbatibong Puwersa
Pagmasdan ang isang bagay na itinutulak pakanan at pagkatapos ay itinutulak pabalik sa kaliwa. Kapag ang bagay ay gumagalaw o lumilipat pakanan, ang direksyon ng paggalaw ng bagay ay kapareho ng direksyon ng puwersang tulak (F) at kabaligtaran ng direksyon ng kinetic frictional force (fk ) . Dahil ito ay nasa parehong direksyon ng paggalaw, ang puwersang tulak ay gumagawa ng positibong gawain sa bagay.
W = Fs
Sa kabaligtaran, ang kinetic frictional force ay gumagawa ng negatibong gawain sa bagay.
W = – f k s
Ang trabaho ay ginawa ng puwersang tulak at puwersang friksyon sa bagay kapag ang bagay ay nagsimulang gumalaw mula sa panimulang posisyon nito hanggang sa ito ay bumalik, mayroong:
W = 2 Fs
W = -2 f k s
Ang trabaho ay ginagawa ng puwersang tulak at puwersang kinetiko na friksyon dahil ang bagay ay nagsisimulang gumalaw mula sa panimulang posisyon nito hanggang sa bumalik ito doon ay hindi katumbas ng zero. Kung ang trabahong ginagawa ng isang puwersa mula sa pagsisimulang gumalaw ng bagay mula sa panimulang posisyon nito hanggang sa bumalik ito doon ay hindi katumbas ng zero, ang puwersa ay tinatawag na puwersang hindi konserbatibo. Dahil dito, ang puwersang tulak at puwersang kinetiko na friksyon ay mga halimbawa ng mga puwersang hindi konserbatibo.
1. Ano ang isang konserbatibong puwersa? Ang isang konserbatibong puwersa ay isa kung saan ang gawaing ginagawa sa paggalaw ng isang bagay sa pagitan ng dalawang punto ay hindi nakadepende sa landas na tinahak. Ang mga puwersang grabitasyon at elektrostatiko ay mga halimbawa ng mga konserbatibong puwersa.
2. Paano nauugnay ang gawaing ginagawa ng isang konserbatibong puwersa sa potensyal na enerhiya? Ang gawaing ginagawa ng isang konserbatibong puwersa sa isang bagay na gumagalaw mula sa punto A patungo sa punto B ay katumbas ng negatibong pagbabago sa potensyal na enerhiya (∆U) sa pagitan ng dalawang puntong iyon: Nangangahulugan ito na kung ang isang bagay ay nakakakuha ng potensyal na enerhiya, ang gawaing ginagawa ng konserbatibong puwersa ay negatibo, at kabaliktaran.
3. Ano ang isang di-konserbatibong puwersa? Ang isang di-konserbatibong puwersa ay isa kung saan ang gawaing ginagawa sa paggalaw ng isang bagay sa pagitan ng dalawang punto ay nakadepende sa landas na tinahak. Ang alitan at resistensya ng hangin ay mga tipikal na halimbawa ng mga di-konserbatibong puwersa.
4. Paano nakakaapekto ang isang di-konserbatibong puwersa sa mekanikal na enerhiya ng isang sistema? Maaaring baguhin ng isang di-konserbatibong puwersa ang kabuuang mekanikal na enerhiya (kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya) ng isang sistema. Ito ay dahil ang gawaing ginagawa ng isang di-konserbatibong puwersa ay hindi naiimbak bilang potensyal na enerhiya ngunit karaniwang binabago sa iba pang anyo ng enerhiya, tulad ng init.
5. Paano matutukoy kung ang isang puwersa ay konserbatibo o hindi konserbatibo gamit ang isang closed-loop path? Para sa isang konserbatibong puwersa, ang net work na ginawa sa isang bagay pagkatapos nitong maglakbay sa isang kumpletong closed-loop path ay zero. Kung ang net work na ginawa sa isang closed loop ay hindi zero, ang puwersa ay hindi konserbatibo.
6. Ano ang papel na ginagampanan ng pagkulot ng isang force field sa pagtukoy kung ang isang puwersa ay konserbatibo? Kung ang pagkulot ng isang force field ay zero sa lahat ng dako sa kalawakan, ang puwersa ay konserbatibo. Kung ang pagkulot ay hindi zero, ang puwersa ay hindi konserbatibo.
7. Paano nauugnay ang enerhiyang potensyal ng grabidad sa mga konserbatibong puwersa? Ang enerhiyang potensyal ng grabidad ay lumilitaw dahil sa konserbatibong katangian ng puwersang grabidad. Ang pagtaas ng taas sa isang larangan ng grabidad ay humahantong sa pagtaas ng enerhiyang potensyal ng grabidad, samantalang ang gawaing ginagawa ng puwersang grabidad ay negatibo, na nagpapahiwatig ng pagbaba ng potensyal na enerhiya kapag ang isang bagay ay lumalapit sa Daigdig.
8. Bakit ang friction ay walang kaugnay na potensyal na enerhiya tulad ng ibang konserbatibong puwersa? Ang friction ay isang hindi konserbatibong puwersa; samakatuwid, ang gawaing ginagawa ng friction ay hindi naiimbak bilang potensyal na enerhiya. Sa halip, madalas itong nababago sa iba pang mga anyo, tulad ng init, at hindi maaaring ganap na mabawi bilang mekanikal na enerhiya.
9. Sa isang senaryo kung saan ang isang bagay ay dumudulas pababa sa isang inclined plane, paano gumaganap ng papel ang mga konserbatibong puwersa at di-konserbatibong puwersa? Kapag ang isang bagay ay dumulas pababa sa isang inclined plane, ang puwersa ng grabidad, isang konserbatibong puwersa, ay kumikilos sa bagay, na nagko-convert ng potensyal na enerhiya nito sa kinetic energy. Kung mayroong friction sa pagitan ng bagay at ng inclined plane (isang di-konserbatibong puwersa), sasalungatin nito ang galaw at babawasan ang kinetic energy ng bagay, na nagko-convert ng ilan dito sa init.
10. Maaari bang mapangalagaan ang kabuuang enerhiya ng isang sistema kahit na may mga puwersang hindi konserbatibo na nakakaapekto? Oo, ang kabuuang enerhiya ng isang sistema (kabilang ang lahat ng anyo ng enerhiya tulad ng mekanikal, thermal, atbp.) ay nananatiling konserbatibo ayon sa batas ng konserbasyon ng enerhiya. Gayunpaman, kapag ang mga puwersang hindi konserbatibo ay kumilos, ang enerhiyang mekanikal (kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya) ay maaaring hindi mapangalagaan dahil ang ilan dito ay nababago sa iba pang anyo ng enerhiya, tulad ng init o tunog.
