الفيزياء · المسرد

ما معنى القوى المحافظة وغير المحافظة؟

يُعرف أيضًا باسم: قوة محافظة · قوة غير محافظة

تعريف 29.3 فيزياء المرحلة الثانوية · الفصل 29 — الشغل والطاقة الميكانيكية

تكون القوة محافظة إذا كان شغلها بين نقطتين واحدًا على كل مسار (ومعدومًا على كل رحلة ذهاب وإياب)، وغير محافظة فيما عدا ذلك. فالوزن وقوة الزنبرك (في القسم التالي): محافظتان. أما احتكاك الانزلاق فلا: إذ يعاكس الحركة، فينجز W=fLW = -fL على مسار طوله LL — أي رسمًا على كل متر، لا يُردّ أبدًا.

أمثلة

مثال 29.4 (دربان إلى الكوخ)

متنزّه كتلته 75kg75\,\mathrm{kg} يكسب 300m300\,\mathrm{m} على درب حادّ طوله 800m800\,\mathrm{m} أو 2.4km2.4\,\mathrm{km} من المنعطفات المتعرّجة. ويفرض الوزن 75×9.81×3002.2×105J-75 \times 9.81 \times 300 \approx -2.2 \times 10^{5}\,\mathrm{J} على كليهما؛ وقوة احتكاك قدرها 30N30\,\mathrm{N} تفرض 2.4×104J-2.4 \times 10^{4}\,\mathrm{J} على أحدهما و7.2×104J-7.2 \times 10^{4}\,\mathrm{J} على الآخر. والوزن يردّ في النزول؛ أما فاتورة الاحتكاك فتذهب حرارةً، في الاتجاهين.

مثال 29.10 (النوّاس، بأمانة هذه المرة)

كرة نوّاس على سلك طوله L=2.5mL = 2.5\,\mathrm{m} تُطلق من السكون عند 4545{}^{\circ} عن الوضع الشاقولي. والشدّ، وهو عمودي على الحركة، عديم الاستطاعة؛ والوزن محافظ: فتنحفظ EmE_m على القوس المنحني، وهو ما لم يكن يمكن في السنة الماضية إلا التحقق منه. وتبدأ الكرة على ارتفاع h=L(1cos45)=0.73mh = L(1 - \cos45{}^{\circ}) = 0.73\,\mathrm{m}، ومن ثم عند الأسفل v=2gh3.8m/sv = \sqrt{2gh} \approx 3.8\,\mathrm{m}/\mathrm{s}.

اقرأ في الفصل ←