Шта су конзервативне снаге? Потенцијалне конзервативне снаге

У механици се користе такве силе, чији је рад у случају тијела које се креће дуж затворене контуре нула. Они се називају потенцијалним или конзервативним снагама.

Пропертиес

Постоје две основне особине ових сила:

• Када се креће из једног положаја у други, рад такве силе није повезан са путањом кретања. Она је повезана само са коначним и почетним позицијама постојећег тела.
• У случају промјене смјера транзиције, рад таквих сила мијења знак, задржавајући своју вриједност.

С обзиром на закон Хоока и закон светске ширине може се потврдити да су и еластична сила и сила гравитације потенцијалне (конзервативне) силе.

Посебне карактеристике

Потенцијал сила одређен је чињеницом да се у случају затворене путање, при обављању позитивног рада на једном фрагменту, негативни рад обавља на другом сегменту, што резултира збрајањем на нулу.

Примери неконзервативних снага

Конзервативне снаге нису све силе које постоје у природи. На пример, сила трења није таква, она је усмерена у свим ситуацијама против кретања тела, све док је њен рад негативна вредност. Могуће је израчунати рад конзервативне силе смањењем потенцијалне вриједности.

Ен је потенцијална енергија тела, која је скаларна количина. Она је једнака раду конзервативних снага, који се креће од почетног положаја тела до жељеног нивоа референце.

С обзиром на ову дефиницију, можемо написати формулу разлике између рада и енергије тијела. Као резултат тога, можемо рећи да ће рад такве силе бити једнак редукцији потенцијалне енергије.

Потенцијална гравитациона енергија

Ако треба да утврдите потенцијалне енергије За тело које је на одређеној висини изнад површине Земље, било који хоризонтални ниво може се узети као почетни ниво референције. Знајући шта су конзервативне силе, потенцијална енергија се израчунава као рад извршен силом силе у тренутку преласка тела од висине до порекла референце Ен = м · г · х.

Потенцијална енергија еластичног тела

Постоји још једна варијанта потенцијалне енергије, која је повезана са еластичном интеракцијом молекула са благим деформацијама чврстих материја. Ако узмемо за пример компримирану опругу која се враћа у своје првобитно стање уз помоћ руке, онда на њеној страни постоји еластична сила која обавља посао.

Као почетну тачку узимамо недеформисано (почетно) стање опруге, затим користимо конзервативне силе да израчунамо рад еластичне силе. Према Хооковом закону, сила еластичности која дјелује на руку ће бити пропорционална деформацији, усмјерени ка њеном смањењу. Након што се опруга исправи, помера се на мали сегмент дк.

У овом случају то ради. Може се израчунати помоћу Хоокеовог интегралног закона. Анализирајући конзервативне силе на овом примјеру, можемо закључити да се потенцијална енергија акумулира у сврху накнадне употребе.

Такође, ако је у случају кинетичка енергија честице (тела) примењују универзални израз, онда се при израчунавању потенцијала морају узети у обзир све силе које делују на тело. Она је увек повезана са силом која делује са једне стране тела на друго тело. На пример, сила гравитације Земље утиче на објекат који пада са одређене висине, компримована опруга делује на лопту, а тетива утиче на стрелицу.

Потенцијална енергија није својствена самом телу, она подразумева интеракцију тела, као и деловање појединачних фрагмената једног тела једни на друге. Размотрите ситуацију када се током кретања тела рад обавља само од стране конзервативних снага. Примери таквих случајева: пад са висине, напетост опруге.

Сума потенцијалне и кинетичке енергије у разматраној ситуацији биће константна вредност, која се у механики назива укупна механичка енергија тела које се креће (одмара).

Закон о очувању енергије

Ако су у систему присутне само конзервативне снаге, пуне механичка енергија све снаге које раде у овом систему. Из овога се може закључити да су за свако време вредности укупних механичких енергија исте. То је: Е2 = Е1.

Закон о очувању механичке енергије је прилично ограничен. Он не каже да постоји (у сваком случају) очување механичке енергије, већ само указује на стање под којим је могуће, наиме, када рад обављају конзервативне снаге.

У таквој ситуацији долази до константног прелаза потенцијалне енергије у кинетичку величину, затим у обрнути процес. Ако се на дотично тело не понашају конзервативне силе које обављају посао, онда се не поштује конзервација укупне механичке енергије.

Опције за снаге

Претпоставимо да од одређене висине тело пада од нулте почетне брзине, а снага отпора ваздуха ће бити претпостављена као нула. У овом случају, тело ће деловати само гравитацијом, која је конзервативна сила. У таквом примеру, закон о очувању енергије је у потпуности имплементиран.

На самом почетку кретања, тело има само потенцијалну енергију, која се може одредити по формули: Ел = мгх. Како тело пада, долази до смањења вриједности потенцијалне енергије, повећања кинетичке вриједности. На нултој висини, тело прима максималну брзину кретања и управо у њој превладава кинетичка енергија. Ако додамо вредности закону очувања укупне механичке енергије, добијамо константну вредност. У средњим областима, тело има две врсте унутрашња енергија али њихов укупан резултат остаје исти.

У природној науци се сматра да тијела међусобно дјелују преко поља. Под пољем се подразумева област простора где у свакој тачки постоји сила, равномерно распоређена између појединачних тачака. Као типичан пример такве силе, сасвим је могуће узети у обзир класичну силу гравитације.