În fizică, forțele conservatoare (forțele potențiale) sunt forțe ale căror lucrări nu depind de forma traiectoriei (depinde doar de punctele inițiale și finale ale forțelor). De aici urmează definiția: forțele conservatoare sunt acele forțe ale căror lucrări pe orice traiectorie închisă sunt egale cu 0.
Dacă în sistem funcționează doar forțe conservatoare, energia mecanică a sistemului rămâne.
Pentru forțele conservatoare au următoarele identități:
Rotorul forțelor conservatoare este egal cu 0;
Lucrarea forțelor conservatoare deasupra unei buclă închisă arbitrar este egală cu 0;
- Forța conservatoare este gradientul unei funcții scalare U, numită funcția forței. Această funcție este egală cu energia potențială luată cu semnul opus.
În curriculumul școlar privind fizica, forțele sunt împărțite în conservatoare și neconservative. Exemple de forțe conservatoare sunt: gravitatea, rezistența elasticității. Exemple de forțe non-conservatoare sunt forța de frecare și forța de rezistență a mediului.
În fizica teoretică se disting doar patru tipuri de forțe, fiecare fiind conservatoare
Energia potențială este o cantitate fizică scalară care caracterizează capacitatea unui anumit corp (sau punct material) de a-și desfășura activitatea datorită localizării sale în câmpul de acțiune al forțelor. O altă definiție: energia potențială este o funcție a coordonatelor, care este un termen în sistemul Lagrangian al sistemului și descrie interacțiunea elementelor sistemului [1]. Termenul "energie potențială" a fost introdus în secolul al XIX-lea de către inginerul și fizicianul scoțian William Rankin.
Unitatea de energie în SI este Joule.
Se presupune că energia potențială este zero pentru o anumită configurație a corpurilor în spațiu, a cărei alegere este determinată de convenabilitatea calculelor ulterioare. Procesul de alegere a acestei configurații se numește normalizarea energiei potențiale.
O definiție corectă a energiei potențiale poate fi dată numai în domeniul forțelor, ale căror activități depind doar de poziția inițială și finală a corpului, dar nu de traiectoria mișcării sale. Astfel de forțe sunt numite conservatoare.
De asemenea, energia potențială este o caracteristică a interacțiunii mai multor corpuri sau a unui corp și a unui câmp.
Orice sistem fizic tinde spre o stare cu cea mai mică energie potențială.
Energia potențială a deformării elastice caracterizează interacțiunea dintre părți ale corpului.
Energia potențială în câmpul gravitațional al Pământului lângă suprafață este aproximativ exprimată prin formula:
unde Ep este energia potențială a corpului, m este masa corpului, g este accelerația gravitației, h este înălțimea centrului de masă a corpului peste un nivel zero arbitrar ales.
Legea conservării energiei.
Dacă corpul unei anumite mase s-a mutat sub acțiunea forțelor aplicate și viteza sa s-a schimbat de atunci, forțele au efectuat o anumită lucrare A.
Lucrarea tuturor forțelor aplicate este egală cu munca forței rezultante (vezi Figura 1.19.1).
Între schimbarea vitezei corpului și munca făcută de forțele aplicate corpului, există o conexiune. Această conexiune este mai ușor de instalat, având în vedere mișcarea corpului de-a lungul unei linii drepte sub o forță constantă în acest caz, vectorii forță-deplasare a vitezei și accelerației direcționată pe aceeași linie dreaptă, iar corpul realizează mișcarea rectilinie uniform accelerată. Prin direcționarea axei de coordonate de-a lungul liniei drepte, se poate considera F. s. # 965; și o cantitate algebrică (pozitivă sau negativă în funcție de direcția vectorului corespunzător). Apoi lucrarea forței poate fi scrisă ca A = Fs. Pentru mișcarea uniform accelerată, deplasarea s este exprimată prin formula
Această afirmație se numește teorema energiei cinetice. Teorema privind energia cinetică este valabilă și în cazul general, atunci când corpul se mișcă sub acțiunea unei forțe variate, a cărei direcție nu coincide cu direcția de deplasare.
Energia cinetică este energia mișcării. Energia cinetică a unui corp de masă m. deplasarea la o viteză este egală cu forța pe care forța aplicată corpului de odihnă trebuie să o efectueze pentru ao informa despre această viteză:
Dacă corpul se mișcă cu o viteză, atunci pentru al opri complet, este necesar să finalizați lucrarea
Legea conservării energiei. în sistemul corpurilor, între care acționează doar forțele conservatoare, se stochează energia totală, adică nu se schimbă în timp. Ek + Ep = E = const. Energia este transformată dintr-o specie în alta. Energia totală a corpului este suma energiei potențiale și cinetice a corpului. EK2 + EP2 = EK1 + EP2.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: