在物理系统里,假若一个粒子,从起始点移动到终结点,由于受到作用力,且该作用力所做的功不因为路径的不同而改变,则称此力为保守力(Conservative Force)。假若一个物理系统里,所有的作用力都是保守力,则称此系统为保守系统。
保守力所做的功与运动物体所经过的路径无关,因此,如果物体沿闭合路径绕行一周,则保守力对物体所做的功恒为0,也就是说势能与其他形式能量的转化为零,(功是能量转化的量度,功为零,能量转化为零),于是系统间的势能就不变。
也就是说,当相对位置确定时时,它们之间的势能就是确定的、唯一的。也正因为此,才使势能的概念具有实际意义。
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一、求解质点动力学的步骤为:
1、理解题意,明白所求解的对象,初始条件或边界条件,已知量和未知量,以及它们之间的关系。
2、选取适当的参考系,明确牛顿运动定律是否成立。运用整体隔离法,研究每一个物体的受力情况和运动情况。
3、选取适当的坐标系,用代数式写出矢量分量,列出运动方程式并求解。
4、讨论结果的物理意义。
二、注意以下几个问题:
1、分析时不是讨论特殊时刻,而是讨论一般情形下的运动,再代以特殊情形。
2、注意不要遗漏某些作用力。
3、也不要引入一些不存在的力或者重复说明的力。例如认为合外力是一个本就存在的力,然而这是所有实际受到的力综合作用,可以等效成一个效果相同的合外力,这个力并没有具体的施力物体。又例如,认为沿斜面下滑的质点受到一个下滑力,但这是重力的分量,并没有一个确切的施力物体将其往下拉。
4、弄清楚受力物体和施力物体,置于地面的物体,受到地球施加的重力和地面施加的支持力,二者保持平衡,绝不能说重力就是支持力,二者性质,方向,施力物体都不相同。
参考资料来源:百度百科-保守力
在物理系统里,假若一个粒子,从起始点移动到终结点,由于受到作用力,且该作用力所做的功不因为路径的不同而改变,则称此力为保守力(Conservative Force)。假若一个物理系统里,所有的作用力都是保守力,则称此系统为保守系统。
保守力的功与物体运动所经过的路径无关,只与运动物体的起点和终点的位置有关,当然也与保守力场的性质有关。
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1、保守力对物体做功的多少取决于物体始末位置,如果在该力作用下,物体的运动沿闭合路线绕行一周回到了起始位置,则所做功为零。重力、弹力等属于保守力。
耗散力做功就不能由物体的始末位置决定,而和物体的运动路径有关,在其他条件相同的情况下,物体运动路径越长,所做的功也越多。摩擦力、粘滞力等属于耗散力。
2、保守力和耗散力所做功的情况不同,是和这两种力的本身的特点有关。物体系确定后保守力和物体的运动状况无关,其大小由相互作用物体的相对位置所确定,它的方向总在两个相互作用物体的连线上。
例如,物体确定后,重力的大小决定于它离开地面的高度,方向竖直向下,而和物体以什么样的速度运动无关,和物体运动速度的大小和方向如何变化无关。耗散力的大小和方向都随着物体运动速度的大小、方向的改变而发生变化。
例如,空气对运动物体的阻力,其方向随着物体运动的方向改变而变化,它的大小随物体运动速度增大而增加。
3、保守力和物体系的势能有着极为密切的联系。保守力做正功,则物体系的势能减少;反之,则物体系的势能增加。而且相对两个位置之间,功量一定,能量差一定。所以物体间存在保守力是物体系具有势能的条件。系统的各物体在只受保守力作用的情况下其机械能守恒。
耗散力不象保守力,对于两个位置之间,力对物体做功没有确定的值,从而相应的两个位置之间没有一定的能量差。所以耗散力和物体系的势能没有联系。但是它涉及另一种形式的能量,如果系统的各物体只受保守力和耗散力作用,那么系统的包括相应的这种形式的能量和机械能在内的总能量还是守恒的。
参考资料来源:百度百科-非保守力
参考资料来源:百度百科-保守力
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保守力的功与物体运动所经过的路径无关,只与运动物体的起点和终点的位置有关,当然也与保守力场的性质有关。势能大小仅由保守力的大小(F)和具有保守力作用的二物体间的相互位置(距离s)决定。换句话说,势能仅与保守力场的性质与相对位置有关。
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判断方法:充要条件就是场矢量的旋度为零,我们也称为无旋场,例如静电场就是无旋场,因此是保守场。对于一维运动,凡是位置X单值函数的力都是保守力。例如服从胡克定律的弹性力f=f(X)=-k(X-X0)是X的单值函数,故它是保守力;
对于一维以上运动,大小和方向都与位置无关的力,是保守力;若在空间中存在某个中心O,物体P在任何位置上所受的力f都与“向量OP”方向相同,或相反,其大小是距离r=标量OP的单值函数,则这种力叫做“有心力”,例如万有引力就是有心力,凡有心力都是保守力。
参考资料来源:百度百科——保守力
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