2018-01-08
2698
В физике консервати́вныеси́лы (потенциальные силы) — силы, работа которых не зависит от формы траектории (зависит только от начальной и конечной точки приложения сил)[1]. Отсюда следует определение: консервативные силы — такие силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна 0.
Если в системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется.
Для консервативных сил выполняются следующие тождества:
— ротор консервативных сил равен 0;
— работа консервативных сил по произвольному замкнутому контуру равна 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, потенциальная сила всегда направлена против направления возрастания потенциальной энергии.
В школьной программе по физике силы разделяют на консервативные и неконсервативные. Примерами консервативных сил являются: сила тяжести, сила упругости, силакулоновского (электростатического) взаимодействия. Примерами неконсервативных сил являются сила трения и сила сопротивления среды.
|
|
|
Если работа сил поля, действующих на перемещающуюся в нём пробную частицу, не зависит от траектории частицы, и определяется только её начальным и конечным положениями, то такое поле называется потенциальным. Для него можно ввести понятие потенциальной энергии частицы — некоторой функции координат частиц такой, что разность её значений в точках 1 и 2 равна работе, совершаемой полем при перемещении частицы из точки 1 в точку 2.
Сила в потенциальном поле выражается через потенциальную энергию как ее градиент:
Примеры потенциальных силовых полей:
· Ньютоново поле тяготения. Для поля материальной точки справедливо:
где 
— напряженность поля (ускорение свободного падения), - потенциальная энергия, M — масса материальной точки, 
— радиус-вектор, проведённый от материальной точки в точку наблюдения, r — длина этого радиуса-вектора, m — масса пробной частицы, G — некая константа (называемая гравитационной постоянной), численное значение которой зависит от выбранной системы единиц измерения.
