В физике консервативная сила — это сила, обладающая тем свойством, что полная работа , совершаемая при перемещении частицы между двумя точками, не зависит от пройденного пути. [1] Эквивалентно, если частица движется по замкнутому контуру, полная выполненная работа (сумма силы, действующей на пути, умноженная на смещение ) консервативной силой равна нулю. [2]
Консервативная сила зависит только от положения объекта. Если сила консервативна, то можно присвоить числовое значение потенциала в любой точке и, наоборот, когда объект перемещается из одного места в другое, сила изменяет потенциальную энергию объекта на величину, не зависящую от пройденный путь, способствуя механической энергии и общему сохранению энергии . Если сила не является консервативной, то определение скалярного потенциала невозможно, потому что выбор разных путей приведет к противоречивым разностям потенциалов между начальной и конечной точками.
Гравитационная сила является примером консервативной силы, а сила трения является примером неконсервативной силы.
Другие примеры консервативных сил: сила упругой пружины , электростатическая сила между двумя электрическими зарядами и магнитная сила между двумя магнитными полюсами. Последние две силы называются центральными, так как они действуют вдоль линии, соединяющей центры двух заряженных/намагниченных тел. Центральная сила консервативна тогда и только тогда, когда она сферически симметрична. [3]
Неформально консервативную силу можно рассматривать как силу, сохраняющую механическую энергию . Предположим, что частица стартует в точке А, и на нее действует сила F. Затем частица перемещается под действием других сил и, в конце концов, снова оказывается в точке А. Хотя частица все еще может двигаться, в тот момент, когда она снова пройдет точку А, она пройдет замкнутый путь. Если чистая работа, выполненная F в этой точке, равна 0, то F проходит тест замкнутого пути. Любая сила, прошедшая тест на замкнутый путь для всех возможных замкнутых путей, классифицируется как консервативная сила.
Гравитационная сила , сила пружины , магнитная сила (согласно некоторым определениям, см. ниже) и электрическая сила (по крайней мере, в магнитном поле, не зависящем от времени, подробности см . в законе индукции Фарадея ) являются примерами консервативных сил, в то время как трение и воздух сопротивление являются классическими примерами неконсервативных сил.