Номер 2, страница 142 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 43. Работа силы тяжести и силы упругости. Консервативные силы. Глава 4. Законы сохранения в механике - номер 2, страница 142.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Какие силы называют консервативными? Каково их общее свойство?

Консервативными (от лат. conservo — сохраняю) называют силы, работа которых не зависит от формы траектории перемещения тела, а определяется только его начальным и конечным положением.

Основное и общее свойство консервативных сил заключается в том, что их работа при перемещении тела по любой замкнутой траектории равна нулю. Если тело, двигаясь под действием только консервативных сил, возвращается в исходную точку, то полная работа этих сил будет нулевой. Математически это выражается как:

$A_{замкн} = \oint \vec{F}_{конс} \cdot d\vec{r} = 0$

где $\oint$ — интеграл по замкнутому контуру, $\vec{F}_{конс}$ — консервативная сила, а $d\vec{r}$ — элементарное перемещение.

Это свойство позволяет ввести для консервативных сил понятие потенциальной энергии ($E_p$). Работа консервативной силы равна убыли (изменению со знаком минус) потенциальной энергии системы:

$A_{1\to2} = E_{p1} - E_{p2} = -\Delta E_p$

Системы, в которых действуют только консервативные силы, называются консервативными системами. Для таких систем выполняется закон сохранения полной механической энергии: сумма кинетической ($E_k$) и потенциальной ($E_p$) энергии остается постоянной.

$E_k + E_p = \text{const}$

Примерами консервативных сил являются сила тяжести (гравитационная сила), сила упругости (сила Гука) и электростатическая сила (сила Кулона).

В отличие от консервативных, существуют неконсервативные (или диссипативные) силы, работа которых зависит от траектории. К ним относится, например, сила трения. Работа силы трения по замкнутому контуру всегда отрицательна и приводит к уменьшению полной механической энергии системы, которая переходит в другие формы, например, в тепловую.

Ответ: Консервативные силы — это силы, работа которых при перемещении тела из одной точки в другую не зависит от пути (траектории), а определяется только начальным и конечным положением тела. Их общее свойство заключается в том, что работа консервативной силы по любой замкнутой траектории равна нулю. Это свойство позволяет ввести понятие потенциальной энергии и сформулировать закон сохранения полной механической энергии для систем, где действуют только такие силы.