Номер 2, страница 133 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 4. Законы сохранения в механике. Параграф 25. Потенциальная энергия. Теорема о потенциальной энергии. Вопросы - номер 2, страница 133.

Условие.

2. Какие силы называют потенциальными?

Решение.

Потенциальными (или консервативными) силами называют такие силы, работа которых при перемещении тела из одной точки пространства в другую не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным положением тела.

Эквивалентное определение гласит, что работа потенциальной силы при перемещении тела по любой замкнутой траектории равна нулю. Математически для работы $\text{A}$ по замкнутому контуру $\text{L}$ это записывается так: $A = \oint_L \vec{F} \cdot d\vec{l} = 0$.

Ключевым свойством потенциальных сил является то, что для них можно ввести понятие потенциальной энергии $E_p$. Потенциальная энергия — это скалярная функция координат тела, такая, что работа потенциальной силы при перемещении тела равна изменению его потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком: $A_{1 \to 2} = E_{p1} - E_{p2} = -\Delta E_p$.

Сама сила выражается через потенциальную энергию как ее градиент, взятый со знаком минус: $\vec{F} = -\nabla E_p$.

В механических системах, где действуют только потенциальные силы, выполняется закон сохранения полной механической энергии, которая является суммой кинетической и потенциальной энергий.

Примерами потенциальных сил являются: сила тяжести (гравитационная сила), сила упругости (описываемая законом Гука) и электростатическая сила (сила Кулона).

Силы, работа которых зависит от траектории, например, сила трения или сила сопротивления среды, не являются потенциальными. Их называют неконсервативными или диссипативными, поскольку их действие приводит к уменьшению полной механической энергии системы, переводя её в другие формы (например, в тепловую).

Ответ: Потенциальные (или консервативные) силы — это силы, работа которых при перемещении тела между двумя точками не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным положением тела. Для таких сил существует понятие потенциальной энергии.