Консервативные и неконсервативные силы

Если на тело в каждой точке пространства действует сила, то эту область называют силовым полем.

Силы, работа которых не зависит от формы траектории, называют консервативными. К таким силам относят силы тяготения, силы упругости, силы Кулона и др.

Пусть тело под действием силы тяжести изменило свое положение по высотеh, перемещаясь вдоль криволинейной траектории (рис.2.5)

Рис.2.5

Выделим произвольный участок АВ траектории столь малый, чтобы можно было пренебречь его кривизной. Тогда согласно (2.19) работа на этом участке

. Из рис.. Тогда

ΔА=mgΔh

Аналогичным образом, вычислив работу на всех Nучастках траектории, работу по перемещению тела под действием силы тяжестииз точки 1 в точку 2 можно представить как сумму элементарных работ ΔА_iна всех участках перемещений:

(2.23)

Работа силы тяжести не зависит от формы траектории движения тела и всегда равна произведению модуля силы тяжести на разность высот исходного и конечного положения тела.

Работа силы тяжести вдоль любой замкнутой траектории, когда тело возвращается в исходную точку так, что высота его не изменяется, равна нулю.

Таким образом, есть еще одна величина mgh, изменение которой также равно работе. В отличие от (2.22.) эта величина характеризует изменение взаимного положения тел и называетсяпотенциальной энергией.

Поле, в котором работа сил не зависит от траектории движения тел, называется потенциальным.

Если в силовом поле работа сил зависит от формы траектории движения тела, то поле не будет потенциальным, а силы в этом поле называются неконсервативными(силы трения, силы в магнитном поле и др.).

В более широком понимании потенциальной энергией называется такая составляющая энергии механической системы, которая зависит лишь от конфигурации системы, т.е. от взаимного расположения всех ее частиц(материальных точек)в потенциальном поле(другие примеры будут рассмотрены ниже, (см.п.2.7, 3.1).

В общем dA=Fdr=-dW_nоткудаилиF=grad W_n

Если в замкнутой системе действуют диссипативные силы(например, силы трения, сопротивления движению тел в жидкостях и газах и т.п.), то их действие приводит к уменьшению механической энергии системы. Такой процесс называетсядиссипацией энергии.

Внутренняя энергиясистемы или тела включает в себя энергию всех видов движений и взаимодействий внутри системы (см. например, раздел 6).