Консервативні сили

У фізиці консервативні сили (потенційні сили) - це сили, робота яких не залежить від виду траєкторії точки докладання цієї сили і закону її руху і визначається тільки початковим і кінцевим положенням цієї точки [1]. Рівносильним визначенням є і таке: консервативні сили - це такі сили, робота яких за будь замкнутої траєкторії дорівнює 0.

У теоретичній фізиці виділяють лише чотири типи сил, кожна з яких є консервативною (див. Фундаментальні взаємодії). У шкільній програмі з фізики сили поділяють на консервативні і неконсервативні. Прикладами консервативних сил є: сила тяжіння, сила пружності, сила кулонівського ( електростатичного) взаємодії. Прикладом неконсервативної сили є сила тертя.

Якщо в системі діють тільки консервативні сили, то механічна енергія системи зберігається.

Для консервативних сил виконуються наступні тотожності:

\ Nabla \ times \ vec {F} = 0 - ротор консервативних сил дорівнює 0;
\ Oint \ limits_C {\ vec {F} d \ vec {l}} = 0 - робота консервативних сил за довільним замкнутому контуру дорівнює 0;
\ Vec {F} = \ nabla U - Консервативна сила є градієнтом якоїсь скалярної функції U , Званої силовий. Ця функція дорівнює потенційної енергії E_p, взятої з протилежним знаком. Відповідно, \ Vec {F} і E_p пов'язані співвідношенням
\ Vec {F} = - \ nabla E_p.

Таким чином, потенційна сила завжди спрямована проти напрямку зростання потенційної енергії.


Примітки

  1. Потенційна сила / / Фізичний енциклопедичний словник. Гол. ред. Прохоров А. М. - М .: "Радянська енциклопедія", 1984. - С. 581. - 944 с.