Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.

Кроме контактных взаимодействий между телами, т.е когда тела непосредственно соприкасаются друг с другом, возможно также их взаимодействие и без непосредственного контакта – на расстояние. Такого рода взаимодействия осуществляются с помощью полей ( полевое взаимодействие тел, например, гравитационное ). Поля представляют собой особую форму существования материи, отличную от материальных ( вещественных ) тел.

Каждое тело, в зависимости от ситуации, способно создавать вокруг себя тот или иной тип полей. Примером таких полей могут служить гравитационное поле, электрическое или магнитное поле. Поля проявляют себя в действии на другие тела. Следовательно, при различном расположении тел относительно друг друга, взаимодействия их друг с другом при наличии полей будут различными.

Таким образом, кроме кинетической энергии – энергии движения – существует еще один вид механической энергии, обусловленным взаимным расположением тел, действующих друг на друга – потенциальная энергия.

Потенциальная энергия – это механическая энергия

системы тел, определяемая их взаимным расположением

и характером сил взаимодействия между ними.

Если частица в каждой точке пространства подвержена воздействию других тел, то, говорят, что эта частица находится в поле сил.

Как можно классифицировать поля?

а) Поле называется однородным, если во всех точках поля силы, действующие на частицу, одинаковы по величине и направлению ( F=const )

Пример однородного поля – электростатическое поле в пространстве между двумя бесконечными разноименно заряженными плоскостями ( поле внутри плоского конденсатора ).

б) Если направление силы, действующей на частицу в любой точке пространства, проходит через неподвижный центр, а величина силы зависит только от расстояния до этого центра: , то поле силы обладающее такими свойствами, называется центральным.

в) Поле, изменяющееся со временем, называется нестационарным. Поле, остающееся постоянным во времени, называется стационарным.

Пример стационарного поля – гравитационное поле на поверхности Земли, поле внутри плоского конденсатора при Δφ = const .

Если для стационарного поля может оказаться так, что работа совершаемая силами поля над частицей ( пробное тело ), зависит лишь от начального и конечного положений частиц и не зависит от пути, по которому двигалось частица, то такие поля называются потенциальными, а силы, действующие в них консервативными. Соответственно силы соответствующие центральным полям, называется центральными. Центральные силы называются консервативными.

Если же работа, совершенная полем ( силами поля ) над частицей, зависит от траектории перемещения тела из одной точки в другую, то такая сила называется диссипативной. Пример :сила трения. Для диссипативных сил работа на замкнутом пути не равна 0, в то время как для консервативных сил работа по замкнутому пути всегда равна 0.

Таким образом, консервативные силы можно определить двумя способами: