Las fuerzas conservadoras y no conservadores en la física

En física, es importante conocer la diferencia entre las fuerzas conservadoras y no conservadores. El trabajo de un fuerza conservadora hace sobre un objeto es path-Independiente- el camino real tomada por el objeto no hace ninguna diferencia. Cincuenta metros en el aire tiene la misma energía potencial gravitatoria si se llega en tomar las medidas o saltando en una rueda de la fortuna. Eso es diferente de la fuerza de fricción, lo que disipa la energía cinética en forma de calor. Cuando la fricción está involucrado, el camino que tomar el asunto - un camino más largo se disipará más energía cinética que uno corto. Por esa razón, la fricción es una la fuerza no conservativa.

Por ejemplo, supongamos que y algunos amigos llegan al Monte Newton, un majestuoso pico que se eleva h metros en el aire. Usted puede tomar dos formas arriba - la manera rápida o la ruta escénica. Sus amigos en coche hasta la ruta rápida, y usted en coche hasta el camino escénico, tomarse el tiempo para tener un día de campo y para resolver algunos problemas de física. Te saludan en la parte superior, diciendo: " ¿Sabes una cosa - nuestra energía potencial en comparación con antes es mgh mayor ".

" mina, también, " usted dice, mirando hacia la vista. Usted saca esta ecuación:

Esta ecuación, básicamente, establece que el camino real que toma cuando se va verticalmente desde h_yo a h_F no importa. Todo lo que importa es su altura comenzando en comparación con su altura final. Debido a que el camino tomado por el objeto contra la gravedad no importa, la gravedad es una fuerza conservadora.

Aquí hay otra manera de ver las fuerzas conservadoras y no conservadores. Digamos que usted está de vacaciones en los Alpes y el hotel está en la cima del Monte Newton. Te pasas todo el día dando vueltas - hasta un lago de un minuto, a la cima de un pico más alto es el siguiente. Al final del día, se termina de vuelta en el mismo lugar: su hotel en la cima del Monte Newton.

¿Cuál es el cambio en su energía potencial gravitatoria? En otras palabras, la cantidad de trabajo de la red se realice la gravedad en que durante el día? La gravedad es una fuerza conservadora, por lo que el cambio en su energía potencial gravitatoria es 0. Debido a que usted ha experimentado ningún cambio neto en su energía potencial gravitatoria, la gravedad hizo ningún trabajo neto sobre usted durante el día.

El camino ejerce una fuerza normal en su coche como usted condujo alrededor, pero esa fuerza fue siempre perpendicular a la carretera (es decir, sin fuerza paralela a su movimiento), por lo que no hizo ningún trabajo, tampoco.

Las fuerzas conservadoras son más fáciles de trabajar con en la física, ya que no lo hacen " fugas " energía a medida que moverse por un camino - si usted termina en el mismo lugar, usted tiene la misma cantidad de energía. Si usted tiene que tratar con las fuerzas no conservativas como la fricción, incluyendo la fricción del aire, la situación es diferente. Si usted está arrastrando algo sobre un campo alfombradas con papel de lija, por ejemplo, la fuerza de fricción hace diferentes cantidades de trabajo en usted en función de su trayectoria. Un camino que se doble de tiempo implicará el doble de trabajo para superar la fricción.

Lo que realmente no se conserva alrededor de una pista con la fricción es la energía potencial y cinética total, que en su conjunto es energía mecánica. Cuando está implicada la fricción, la pérdida de energía mecánica va en energía térmica. Se puede decir que la cantidad total de energía no cambia si se incluye que la energía de calor. Sin embargo, la energía se disipa calor en el medio ambiente de forma rápida, por lo que no es recuperable o convertible. Por esa y otras razones, los físicos trabajan a menudo en términos de energía mecánica.