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(原创)保守力与非保守力

(2011-11-01 20:34:44)
标签:

教育

力的分类按照做功特点可以分为保守力和非保守力两类。

当一个力对物体做功时,如果做功的大小与初末位置有关,而与具体路径无关,则这个力是保守力。常见的保守力有重力、电场力、弹性力等。以重力为例,物体从h1高度运动到h2高度,重力做功的大小为mg(h1-h2)。不管物体是沿竖直线、倾斜直线还是曲线运动,功的大小都是不变的。其他如电场力等也符合这个特点。

当一个力对物体做功,功的大小与物体的具体路径有关时,这个力称为非保守力。典型的保守力是摩擦力。摩擦力对一个物体所做的功大小为这个力与路程的乘积,而非力与位移的乘积。

因为保守力做功仅与物体初末位置有关。而功又是能量转化的量度。所以保守力在某一特定位置对应着一定的能量。物理学上规定凡与位置有关的能量为势能,所以一个保守力与某一种势能相对应。如重力对应重力势能,弹力对应弹性势能,电场力对应电势能,等等。

对于非保守力,因为非保守力做功不由物体的始末位置决定,而和物体的运动路径有关。举个例子:同样从A点运动到B点,物体沿直线从A运动到B,和沿曲线从A运动到B,摩擦力做功不相等。因为物体从A到B摩擦力做功不是一个确定的值,而功是能量转化的量度。所以对摩擦力而言,物体在A点和B点的能量不是一个确定的值。所以非保守力与物体的势能没有必然联系。

当非保守力对物体做功时,物体的机械能会发生变化。当非保守力做负功时,机械能减少,这个保守力也称为耗散力。耗散力之所以命名为“耗散”,是由于这种力所作的功一般是跟机械运动转化为非机械运动(如热运动)紧密联系在一起。

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