Консервативные силы (физика)
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(Перенаправлено с Потенциальная сила)
Перейти к: навигация, поиск
В физике консервати́вные си́лы (потенциальные силы) — силы, работа которых не зависит от формы траектории (зависит только от начальной и конечной точки приложения сил). Отсюда следует следующее определение: консервативные силы — такие силы, работа по любой замкнутой траектории которых равна 0.
Если в системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется.
Для консервативных сил выполняются следующие тождества:
—
ротор
консервативных сил равен 0;
—
работа
консервативных сил по произвольному
замкнутому контуру равна 0;
—
консервативная
сила является градиентом
некой скалярной
функции
U,
называемой силовой. Эта функция равна
потенциальной
энергии
взятой с обратным знаком.
В школьной программе по физике силы разделяют на консервативные и неконсервативные. Примерами консервативных сил являются: сила тяжести, сила упругости. Примерами неконсервативных сил являются сила трения и сила сопротивления среды.
В теоретической физике выделяют только четыре типа сил, каждая из которых является консервативной (см. Фундаментальные взаимодействия).
Таким образом, мы приходим к важному результату, что
работа консервативных сил на замкнутом контуре равна нулю. |
Все силы, не являющиеся консервативными, называются неконсервативными силами. К ним относятся, прежде всего, так называемые диссипативные силы, например силы трения, возникающие при скольжении одного тела относительно другого.
|
опрос 12
Потенциальная энергия, часть общей механической энергии системы, зависящая от взаимного расположения частиц, составляющих эту систему, и от их положений во внешнем силовом поле (например, гравитационном; см. Поля физические). Численно Потенциальная энергия системы в данном её положении равна работе, которую произведут действующие на систему силы при перемещении системы из этого положения в то, где Потенциальная энергия условно принимается равной нулю (П = 0). Из определения следует, что понятие Потенциальная энергия имеет место только для консервативных систем, т. е. систем, у которых работа действующих сил зависит только от начального и конечного положения системы. Так, для груза весом Р, поднятого на высоту h, Потенциальная энергия будет равна П = Ph (П = 0 при h = 0); для груза, прикрепленного к пружине, П = 0,5сl2, где l — удлинение (сжатие) пружины, с — её коэффициент жёсткости (П = 0 при l = 0); для двух частиц с массами m1и m2, притягивающихся по закону всемирного тяготения, П = —fm1m2/r, где f — гравитационная постоянная, r — расстояние между частицами (П = 0 при r = ¥); аналогично определяется Потенциальная энергия двух точечных зарядов e1 и e2
Формула (3.25) выражает закон сохранения энергии в замкнутой системе, в которой действуют только консервативные силы: полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих между собой только консервативными силами, при любых движениях этих тел не изменяется. Происходят лишь взаимные превращения потенциальной энергии тел в их кинетическую энергию и обратно.
Системы, в которых полная механическая энергия сохраняется, называют консервативными.
Вариант13