شرح القوة غير المحافظة:
من خلال شرحنا السابق للقوة المحافظة، يمكننا أيضا الاستدلال على أن النوع الآخر للقوى، المسمى "بالقوى غير المحافظة" لا يحقق الشروط المطلوبة لوصف القوة بصفة المحافظة.
هذه القوى تنقل الطاقة (من) الجسم المتحرك مثل القوى المحافظة، لكنها لا تنقل الطاقة هذه (إلى) طاقة الوضع للنظام لكي تأخذها مرة أخرى عندما تنعكس الحركة. ولكن عوضا عن ذلك، فإنها تنقل الطاقة إلى النظام على هيئة طاقة لا يمكن للقوة استخدامها من أجل إرجاع الطاقة إلى الجسم المتحرك. وتعتبر قوة الإحتكاك نوع من هذه القوى غير المحافظة.
لنفترض الآن حركة جسم على سطح مائل خشن، بدلا من السطح الأملس. هنا، القوتان اللتان تؤثران على الجسم هما قوة جذب الأرض وقوة الاحتكاك. وخلال الحركة إلى الأعلى، فإن كلا القوتين تعاكسان حركة الجسم وتبذلان شغلا سالبا على الجسم. ولأن الجسم يتعرض إلى قوة أكبر منها في الحالة السابقة، فإن الجسم يتحرك الآن مسافة أقل (L’) .
http://cnx.org/content/m14104/latest/cf2.gif
الشغل المبذول من قوة جذب الأرض وقوة الاحتكاك خلال مرحلة الحركة في الصعود:
WG(up)=−mgL’sinθ
WF(up)=−μkmgL’sinθ
الشغل الكلي المبذول خلال حركة الصعود:
Wup=−mgL’(sinθ+μkcosθ)
ومن ناحية ثانية،فإنه خلال مرحلة الهبوط تبذل قوة جذب الأرض شغلا موجبا، بينما تبذل قوة الإحتكاك شغلا سالبا مرة أخرى. الشغل المبذول من قوة جذب الأرض وقوة الاحتكاك خلال مرحلة الحركة في الهبوط:
WG(down)=mgL’sinθ
WF(down)=−μkmgL’sinθ
الشغل الكلي المبذول خلال حركة الهبوط:
Wdown=mgL’(sinθ−μkcosθ)
الشغل الكلي المبذول خلال الحركة في المسار المغلق:
Wtotal=−2mgL’μkcosθ
هنا، الشغل الكلي المبذول على الجسم المتحرك في مسار مغلق لا يساوي الصفر كما كانت الحالة مع القوة المحافظة. وفي الحقيقة، فإن الشغل الكلي المبذول على الجسم المتحرك في مسار مغلق يساوي الشغل المبذول من قوة غير محافظة. ونلاحظ أن قوة الاحتكاك تنقل الطاقة من الجسم المتحرك إلى النظام المكون من (الأرض-السطح المائل- الجسم) على هيئة طاقة حرارية وليس على هيئة طاقة وضع. وترتبط الطاقة الحرارية بحركة الذرات أو الجزيئات التي يتكون منها الجسم والسطح المائل.
إن قوة الاحتكاك ليست قادرة على نقل الطاقة (من) الطاقة الحرارية للنظام (إلى) الجسم، عندما تكون الحركة في الإتجاه المعاكس إلى أسفل. بتعبير آخر، إن الطاقة المسحوبة من الحركة لا تتوفر مرة أخرى لكي يستخدمها الجسم خلال حركته في الاتجاه المعاكس.
نلخص النقاط الرئيسية لموضوع الحركة التي تؤثر عليها قوة غير محافظة بما يلي:
1- خلال حركة الجسم في مسار مغلق، فإن سرعة وطاقة حركة الجسم عند العودة إلى نقطة البداية تكون أقل من قيمها الأصلية عند نقطة البداية.
2- لا تنقل القوة غير المحافظة الطاقة (من) النظام (إلى) الجسم المتحرك.
3- تقوم القوة غير المحافظة بنقل الطاقة بين الطاقة الحركية للجسم المتحرك والنظام عبر صور من الطاقة ليس منها طاقة الوضع.
4- إن الشغل الكلي المبذول من قوة غير محافظة لتحريك جسم في مسار مغلق لا يساوي صفر.
