Консервативные силы

(перенаправлено с «Потенциальные силы»)

В физике консервати́вные си́лы (потенциальные силы) — это силы, работа которых не зависит от вида траектории, точки приложения этих сил и закона их движения, и определяется только начальным и конечным положением этой точки[1]. Равносильным определением является и следующее: консервативные силы — это такие силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна 0.

В теоретической физике выделяют только четыре типа сил, каждая из которых является консервативной (см. Фундаментальные взаимодействия). В школьной программе по физике силы разделяют на консервативные и неконсервативные. Примерами консервативных сил являются: сила тяжести, сила упругости, сила кулоновского (электростатического) взаимодействия. Примером неконсервативной силы является сила трения.

Некоторые авторы консервативными силами считают механические силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна нулю и зависящие только от координат[2][3]. Если механические силы зависят не только от координат, но и скоростей и направлены всегда перпендикулярно скорости, то они называются гироскопическими силами.[4][5]

Если в системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется.

Chemins d intégration.png

Для консервативных сил выполняются следующие равенства:

— работа, производимая консервативной силой, определяется только начальным и конечным положением точки её приложения и не зависит от выбора траектории, по которой перемещается тело.
 — работа консервативных сил по произвольному замкнутому контуру равна 0;
 — ротор консервативных сил равен 0;
 — консервативная сила является градиентом некой скалярной функции , называемой силовой. Эта функция равна потенциальной энергии взятой с обратным знаком. Соответственно, и связаны соотношением

Таким образом, консервативная сила всегда направлена в сторону уменьшения потенциальной энергии.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Потенциальная сила // Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. Прохоров А. М. — М.: «Советская энциклопедия», 1984. — С. 581. — 944 с.
  2. Сивухин Д. В. Механика. — М., Наука, 1979. — с. 133
  3. Меркин Д. Р. Введение в теорию устойчивости движения. — М., Наука, 1971. — с. 160
  4. Сивухин Д. В. Механика. — М., Наука, 1979. — с. 135
  5. Меркин Д. Р. Введение в теорию устойчивости движения. — М., Наука, 1971. — с. 85, 161