القوى المحافظة

تختلف القوى عن بعضها في جانب مهم، إذ هي تختلف في طريقة نقل الطاقة من جسم ما. كل القوى تتشابه في شخصيتها عندما تنقل طاقة (من) جسم متحرك، و لكنها في الحقيقة تختلف بقدرتها على إرجاع الطاقة (إلى) الجسم عندما ينعكس اتجاه حركته.

هناك نوع من القوة يحافظ على الطاقة على صورة طاقة وضع وينقلها على نفس الصورة عندما ينعكس اتجاه الحركة. وهذا يعني أن حركة جسم ما تؤثر عليه قوة أو عدة قوى محافظة -بما فيها حركته باتجاه معاكس- ينتهي المطاف به بأن يستعيد حركته التي بدأ بها.

إن هذا النوع من القوى التي تحافظ على الطاقة لإعادة استخدامها يسمى بالقوى المحافظة. وبطريقة مشابهة فإن نوع القوى التي لا تحافظ على الطاقة لإعادة استخدامها يسمى بالقوة غير المحافظة.

شرح القوة المحافظة:
لكي نفهم مصطلح القوة المحافظة، نفرض أن جسما كتلته (m)، موضوع أعلى سطح مائل أملس. وتؤثر على الجسم هنا قوة جذب الأرض. ونحلل القوة إلى (mg sinθ ) ، حيث θ هي الزاوية التي يميل بها السطح المائل على الأفقي، وتأثير هذه المركبة في اتجاه موازي للسطح المائل إلى اسفل، وهذه المركبة تعاكس الحركة. ولنفرض أن الجسم يتحرك مسافة (L) قبل أن يعود إلى نقطة بداية الحركة.
http://cnx.org/content/m14104/latest/cf1.gif

[I]الشغل المبذول من قوة جذب الأرض خلال الحركة للأعلى:
WG(up)=−mgLsinθ

الشغل المبذول من قوة جذب الأرض خلال الحركة للأسفل:
WG(down)=mgLsinθ


لذلك، نجد أن:
WG(up)=−WG(down)

وهذا الشرط ،عند تعميمه،يحدد ما إذا كانت القوة المؤثرة محافظة أو غير محافظة.


وبصفة عامة، لنفرض أن W1 و W2 هما الشغل المبذول من القوة المؤثرة خلال الحركة، وخلال الحركة المعاكسة على الترتيب. تكون القوة المؤثرة قوة محافظة إذا كان:
W1=- W2

الشغل المبذول في مسار مغلق يساوي صفر. أي أن:
W=W1+W2=0

نلخص النقاط الرئيسية في موضوع الحركة التي تؤثر عليها قوة محافظة بما يلي:
1- يستعيد الجسم حركته الأولى التي بدأ بها (طاقته الحركية) عند العودة إلى نقطة البداية عندما يتحرك الجسم في مسار مغلق.
2-تقوم القوة المحافظة بنقل الطاقة بالتساوي (من ) و (إلى) الجسم خلال حركته في مسار مغلق.
3- تقوم القوة المحافظة بنقل الطاقة بين الطاقة الحركية للجسم المتحرك وبين طاقة الوضع للنظام المؤثر على الجسم.
4-إن الشغل المبذول من قوة محافظة يساوي الشغل المبذول منها عندما ينعكس اتجاه الحركة.
5- إن الشغل الكلي المبذول من قوة محافظة لتحريك جسم على مسار مغلق يساوي الصفر.

شكرا لك أخي
موضوع جميل، و ذو أهمية كبيرة.