Što su konzervativne snage? Potencijalne konzervativne snage

U mehanici se koriste takve sile, čiji je rad u slučaju tijela koje se kreće duž zatvorene konture nula. Nazivaju se potencijalne ili konzervativne sile.

nekretnine

Postoje dva osnovna svojstva tih sila:

• Kada se kreće iz jednog položaja u drugo, rad takve sile nije povezan s putanjom kretanja. Ona je povezana samo s konačnim i početnim pozicijama postojećeg tijela.
• U slučaju promjene smjera tranzicije, rad takvih sila mijenja znak, zadržavajući svoju vrijednost.

S obzirom na zakon Hookea i zakon svjetske širine može se potvrditi da su i elastična sila i sila gravitacije potencijalne (konzervativne) sile.

Posebne značajke

Potencijal sila određen je činjenicom da se u slučaju zatvorene putanje, pri obavljanju pozitivnog rada na jednom fragmentu, negativni rad obavlja na drugom segmentu, što rezultira zbrajanjem na nulu.

Primjeri nekonzervativnih sila

Konzervativne sile nisu sve sile koje postoje u prirodi. Na primjer, sila trenja nije takva, usmjerena je u svim situacijama protiv kretanja tijela, sve dok je njezin rad negativna vrijednost. Moguće je izračunati rad konzervativne sile smanjenjem potencijalne vrijednosti.

En je potencijalna energija tijela, koja je skalarna veličina. To je jednako radu konzervativnih sila koje se kreće od početnog položaja tijela do željene razine referencije.

S obzirom na tu definiciju, možemo napisati formulu razlike između rada i energije tijela. Kao rezultat toga, možemo reći da će rad takve sile biti jednak redukciji potencijalne energije.

Potencijalna gravitacijska energija

Ako trebate odrediti potencijalne energije Za tijelo koje je na određenoj visini iznad površine Zemlje, bilo koja horizontalna razina može se uzeti kao početna razina referencije. Znajući što su konzervativne sile, potencijalna se energija računa kao rad sile sile u trenutku prijelaza tijela s visine na izvor reference En = m · g · h.

Potencijalna energija elastičnog tijela

Postoji još jedna varijanta potencijalne energije, koja je povezana s elastičnom interakcijom molekula s blagim deformacijama krutih tijela. Ako uzmemo za primjer komprimiranu oprugu koja se vraća u svoje prvobitno stanje uz pomoć ruke, onda na njenoj strani postoji elastična sila koja obavlja posao.

Kao početnu točku uzimamo nedeformirano (početno) stanje opruge, zatim konzervativnim silama izračunavamo rad elastične sile. Prema Hookeovom zakonu, sila elastičnosti koja djeluje na ruku bit će proporcionalna deformaciji, usmjereni prema njezinu redukciji. Nakon što se proljeće ispravi, pomiče se na mali segment dx.

U ovom slučaju to radi. Može se izračunati pomoću Hookeovog integralnog zakona. Analizirajući konzervativne sile na ovom primjeru, možemo zaključiti da se potencijalna energija akumulira u svrhu naknadne uporabe.

Također, ako je u slučaju kinetička energija čestice (tijela) primjenjuju univerzalni izraz, onda se pri izračunavanju potencijala moraju uzeti u obzir sve sile koje djeluju na tijelo. Uvijek je povezana sa silom koja djeluje s jedne strane tijela na drugu. Na primjer, sila gravitacije Zemlje utječe na objekt koji pada s određene visine, a komprimirana opruga djeluje na loptu, a tetiva utječe na strelicu.

Potencijalna energija nije svojstvena samom tijelu, ona podrazumijeva interakciju tijela, kao i djelovanje pojedinih fragmenata jednog tijela jedni na druge. Razmotrite situaciju kada se tijekom kretanja tijela rad obavlja samo od strane konzervativnih snaga. Primjeri takvih slučajeva: pad s visine, napetost opruge.

Zbroj potencijalne i kinetičke energije u razmatranoj situaciji bit će konstantna vrijednost, koja se u mehanici naziva ukupna mehanička energija tijela koje se kreće (odmara).

Zakon o uštedi energije

Ako su u sustavu prisutne samo konzervativne sile, pune mehanička energija sve snage koje djeluju u ovom sustavu. Iz toga se može zaključiti da su za sva vremena vrijednosti ukupnih mehaničkih energija iste. To je: E2 = E1.

Zakon o očuvanju mehaničke energije je prilično ograničen. On ne kaže da postoji (u svakom slučaju) očuvanje mehaničke energije, već samo ukazuje na stanje pod kojim je moguće, naime, kada rad obavljaju konzervativne sile.

U takvoj situaciji dolazi do konstantnog prijelaza potencijalne energije u kinetičku količinu, a zatim u obrnuti proces. Ako na dotično tijelo ne djeluju konzervativne sile koje obavljaju posao, tada se ne poštuje konzervacija ukupne mehaničke energije.

Mogućnosti za snage

Pretpostavimo da tijelo s određene visine pada s nulte početne brzine, a pretpostavlja se da je sila otpora zraka jednaka nuli. U ovom slučaju, tijelo će djelovati samo gravitacijom, koja je konzervativna sila. U takvom primjeru u potpunosti se provodi zakon o očuvanju energije.

Na samom početku kretanja tijelo ima samo potencijalnu energiju, koja se može odrediti pomoću formule: El = mgh. Kako tijelo pada, dolazi do smanjenja vrijednosti potencijalne energije, povećanja kinetičke vrijednosti. Na nultoj visini tijelo prima maksimalnu brzinu kretanja i upravo u njoj prevladava kinetička energija. Ako dodamo vrijednosti zakonu očuvanja ukupne mehaničke energije, dobivamo konstantnu vrijednost. U srednjim područjima tijelo ima dvije vrste unutarnja energija ali njihov ukupni rezultat ostaje isti.

U prirodnim znanostima smatra se da tijela međusobno djeluju preko polja. Pod poljem se podrazumijeva područje prostora gdje u svakoj točki postoji sila ravnomjerno raspoređena između pojedinačnih točaka. Kao tipičan primjer takve sile, sasvim je moguće uzeti u obzir klasičnu silu gravitacije.