Gaya konservatif adalah gaya yang bekerja sepanjang jarak, dan tidak tergantung dari jalan yang ditempuh. Gaya konservatif memiliki beberapa ciri, yaitu :
- 1. Gaya konservatif tidak tergantung dari jalan yang ditempuh. Gaya konservatif bekerja sepanjang jarak, dan tidak tergantung dari jalan yang ditempuh.
- 2. Gaya konservatif memiliki potensial. Gaya konservatif memiliki potensial, yang dapat digunakan untuk menghitung energi yang tersimpan.
- 3. Gaya konservatif memiliki nilai yang sama pada titik yang sama. Gaya konservatif memiliki nilai yang sama pada titik yang sama, yang tidak tergantung dari jalan yang ditempuh.
Contoh gaya konservatif adalah gaya gravitasi, gaya elastis, dan gaya listrik. Gaya gravitasi bekerja sepanjang jarak, dan tidak tergantung dari jalan yang ditempuh. Gaya elastis bekerja sepanjang jarak, dan tidak tergantung dari jalan yang ditempuh. Gaya listrik bekerja sepanjang jarak, dan tidak tergantung dari jalan yang ditempuh.
Gaya konservatif dapat ditemukan di seluruh dunia, dan dapat digunakan oleh semua orang, baik yang memiliki ilmu pengetahuan teknologi maupun yang tidak memiliki ilmu pengetahuan teknologi. Gaya konservatif dapat dibeli di toko perlengkapan listrik, toko perlengkapan komputer, atau toko perlengkapan otomotif.
Ini menunjukkan bahwa gaya konservatif adalah gaya yang bekerja sepanjang jarak, dan tidak tergantung dari jalan yang ditempuh. Gaya konservatif memiliki beberapa ciri, yaitu tidak tergantung dari jalan yang ditempuh, memiliki potensial, dan memiliki nilai yang sama pada titik yang sama. Contoh gaya konservatif adalah gaya gravitasi, gaya elastis, dan gaya listrik. Gaya konservatif dapat ditemukan di seluruh dunia, dan dapat digunakan oleh semua orang, baik yang memiliki ilmu pengetahuan teknologi maupun yang tidak memiliki ilmu pengetahuan teknologi. Gaya konservatif dapat dibeli di toko perlengkapan listrik, toko perlengkapan komputer, atau toko perlengkapan otomotif.
Apa itu Gaya Konservatif?
Gaya konservatif adalah gaya apa pun yang diperlukan untuk memindahkan partikel dari satu titik ke titik lain, terlepas dari jalur partikel ini. Oleh karena itu, usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif hanya bergantung pada titik awal dan titik akhir, dan bukan pada lintasan yang ditempuh.
Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif pada partikel yang bergerak di antara dua tempat tidak bergantung pada lintasan yang ditempuh partikel sebagai akibat langsung dari uji lintasan tertutup.
Salah satu contoh gaya konservatif yang paling umum adalah gravitasi. Contoh lain adalah gaya magnet, elektrostatik dan elastis. Sebuah gaya bekerja, dan beberapa gaya, seperti berat, memiliki sifat yang unik.
Gaya konservatif, seperti gravitasi, adalah gaya di mana jumlah kerja yang dilakukan oleh atau melawannya hanya ditentukan oleh lokasi awal dan akhir suatu gerakan, bukan lintasan yang dilalui. Sama seperti yang kita lakukan dengan gaya gravitasi, kita dapat menentukan energi potensial (PE) untuk gaya konservatif apa pun.
Gaya konservatif bergantung pada prinsip kekekalan energi. Konservasi energi terutama berkaitan dengan konservasi energi kinetik.
Contoh 1
Misalkan Anda menjatuhkan bola dari puncak tangga. Sebagai gaya konservatif, gravitasi akan dihitung saat bola berada pada ketinggian maksimum dan kembali ketika mencapai tanah.
Gaya gravitasi = mxg
Dimana m = massa bola
g = percepatan gravitasi,
Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa kerja yang dilakukan pada tubuh adalah
Wg = -mgh
Di sini, h mengacu pada perbedaan antara posisi akhir benda dan posisi awalnya.
Energi Potensial Dan Gaya Konservatif
Energi yang dimiliki suatu sistem sebagai akibat dari posisi, bentuk, atau konfigurasinya dikenal sebagai energi potensial. Ini adalah bentuk energi yang tersimpan yang dapat sepenuhnya pulih.
Gaya konservatif adalah gaya yang jumlah usaha yang dilakukan oleh atau melawannya hanya ditentukan oleh posisi awal dan akhir gerakan, bukan jalur yang ditempuh. Untuk setiap gaya konservatif, kita dapat mendefinisikan energi potensial (PE).
Energi potensial yang disumbangkan adalah usaha yang dilakukan terhadap gaya konservatif untuk mencapai konfigurasi akhir, yang ditentukan oleh konfigurasi daripada jalur yang ditempuh.
Kerangka acuan noninersia menimbulkan gaya gesekan dalam mekanika Newton. Sebuah partikel bergerak menurut persamaan gerak Newton dalam kerangka inersia. Namun, jika kita pergi ke kerangka non-inersia, kita harus memasukkan kekuatan ekstra untuk secara akurat mengkarakterisasi gerakan partikel. Gaya sentrifugal dan Coriolis, yang muncul dalam kerangka acuan yang berputar seperti Bumi, adalah contohnya.
- Tentukan sistem, fungsi energi potensial, dan faktor eksternal yang mempengaruhinya.
- Hitunglah usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya luar.
- Hitunglah perubahan energi totalnya.
- Hitunglah perubahan energi potensial.
- Hitunglah perubahan energi kinetiknya.
- Hitung jumlah yang tidak diketahui dengan menggunakan teorema peningkatan efektifitas yang diperluas.
Energi potensial
Energi Potensial Gravitasi
Jumlah energi yang dilakukan dalam memindahkan benda bermassa (m) menjadi gaya gravitasi massa sumber (M) biasanya terdiri dari energi potensial ketika diangkut dari tak terhingga ke lokasi di dalam tarikan gravitasi permukaan sumber luas (M) tanpa percepatan. Energi potensial gravitasi adalah istilah untuk ini. Huruf Ug digunakan untuk menandakannya.
Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi tidak bergantung pada lintasan yang digunakan untuk perubahan posisi, menjadikannya gaya konservatif. Selain itu, semua kekuatan ini memiliki beberapa potensi.
Di tak terhingga, gaya gravitasi pada tubuh adalah nol, maka energi potensial adalah nol, yang disebut sebagai titik referensi.
Persamaan energi potensial gravitasi adalah:
GPE = mgh
Massa dalam kilogram dilambangkan dengan m.
Huruf g melambangkan percepatan gravitasi. (9,8 di Bumi)
h adalah ketinggian dalam meter di atas tanah.
Energi Potensial Elastis
Energi potensial elastis adalah vitalitas yang dihasilkan sebagai akibat penerapan gaya untuk mengubah bentuk benda elastis. Energi dipertahankan sampai gaya ditarik, pada titik mana item kembali ke bentuk aslinya dan bekerja. Item mungkin dikompresi, diregangkan, atau dipelintir sebagai akibat dari deformasi. Banyak produk, misalnya, dirancang untuk menyimpan energi potensial elastis dengan cara tertentu:
- Papan loncat yang bengkok tepat sebelum seorang penyelam melompat.
- Pegas koil jam angin
- Senjata pemanah direntangkan ke luar.
- Sebuah pesawat mainan ditenagai oleh karet gelang yang dipilin.
- Sebuah bola memantul yang telah diperas karena memantul dari dinding bata.
Benda yang dirancang untuk menahan energi potensial elastis memiliki batas elastis yang tinggi, namun semua benda elastis memiliki batas beban. Jika suatu benda mengalami deformasi jauh melampaui batas elastis, benda itu tidak akan kembali ke bentuk semula. Jam mekanis wind-up yang ditenagai oleh pegas koil menonjol di era sebelumnya.
Hukum Hooke
Pegas adalah benda yang dapat dideformasi yang mungkin terdistorsi oleh suatu gaya dan kemudian mempertahankan bentuknya setelah gaya tersebut dihilangkan.
Pegas terjadi dalam berbagai bentuk dan ukuran, tetapi yang paling umum adalah pegas koil logam biasa. Dari pulpen hingga mesin mobil balap, pegas merupakan fitur integral dari hampir semua peralatan mekanis yang agak canggih.
Bentuk pegas koil tidak terlalu ajaib dalam hal membuatnya bertindak seperti pegas. Elastisitas, atau kekenyalan,’ dari kawat tempat pegas itu terbentuk adalah ciri utama kawat. Mengikuti gerakan peregangan atau puntiran, sepanjang kawat logam lurus juga bisa ‘memutar kembali’. Kita hanya dapat menggunakan kualitas seutas kawat panjang di ruang kecil dengan melingkarkannya ke pegas. Jauh lebih mudah untuk membuat peralatan putar dengan cara ini.
Ketika suatu gaya diterapkan pada suatu material, zat tersebut merespons dengan meregangkan atau mengompresi.
Kita semua akrab dengan bahan yang mudah meregang, seperti karet. Yang penting dalam mekanika adalah gaya yang diberikan per satuan luas, yang dikenal sebagai tegangan (simbol ) Insinyur harus memilih bahan untuk konstruksi dan peralatan mereka yang berkinerja andal di bawah beban yang diprediksi, dan kerumitan respons sangat penting bagi mereka.
Ketika sedikit stres diterapkan pada sebagian besar bahan, regangan yang dialami ditentukan oleh ketatnya ikatan kimia di dalam zat tersebut. Struktur kimia bahan dan jenis ikatan kimia yang ada terkait erat dengan kekakuannya. Ketika tegangan dihilangkan, apa yang terjadi tergantung pada seberapa jauh atom telah bergeser. Ada dua jenis deformasi:
Deformasi akibat gaya elastis Ketika tegangan dilepaskan, material kembali ke dimensi semula sebelum beban diterapkan. Distorsi tidak permanen dan reversibel.
Ketika material mengalami sejumlah besar stres, deformasi plastis terjadi. Ketegangannya begitu besar sehingga material tidak memantul kembali ke dimensi aslinya saat dilepas. Telah terjadi deformitas permanen dan tidak dapat diperbaiki. Batas elastis suatu bahan adalah jumlah tegangan terkecil yang menyebabkan deformasi plastis.
Kurva tegangan versus regangan untuk banyak bahan mengandung area linier, menurut ilmuwan abad ke-17 Robert Hooke, yang menyelidiki pegas dan elastisitas. Gaya yang diperlukan untuk meregangkan benda elastis seperti pegas logam secara tepat sebanding dengan perpanjangan pegas dalam batasan yang ditentukan. Hukum Hooke biasanya ditulis sebagai berikut:
f= -kx
Terlepas dari kenyataan bahwa arah gaya belum ditentukan secara tegas, perbedaan kecil biasanya diberikan. Gaya pemulih pegas adalah kebalikan dari gaya yang menyebabkan perpindahan. Saat Anda menarik pegas ke bawah, pegas itu memanjang ke bawah, menyebabkan pegas mengerahkan kekuatan bullish.
Dalam satu unsur penting, dier dipaksa. Mereka mati dengan cara mereka mentransmisikan energi dari satu item ke item lainnya. Ketika datang untuk mentransmisikan energi “dari” objek yang bergerak, semua gaya adalah konstan dan identik. Ketika gerakan dibalik, mereka benar-benar kehilangan kapasitas untuk mengembalikan energi “ke” objek. Ketika gerakan dibalik, satu jenis gaya menghemat energi dalam bentuk energi potensial dan mentransmisikannya.
Selanjutnya, kekuatan ini mengembalikan energi ke item dalam proporsi yang sama seperti yang dikeluarkan darinya. Ini menunjukkan bahwa ketika gaya konservatif berinteraksi dengan gerakan benda, gerakan benda terbalik dan benda mendapatkan kembali gerakan aslinya. Gaya “Konservatif” adalah jenis gaya yang menghemat energi untuk digunakan kembali. Gaya yang tidak menyimpan energi untuk digunakan kembali disebut sebagai gaya “nonkonservatif”.
Memahami Sifat-Sifat Gaya Konservatif
Sekarang setelah Anda mengetahui definisi gaya konservatif, mari kita lanjutkan ke beberapa sifat yang diketahui dari gaya tersebut.
Ketika Anda mempertimbangkan loop, pekerjaan yang diselesaikan oleh gaya konservatif akan selalu nol. Ini karena tidak ada titik awal atau akhir yang ditentukan di dalam satu lingkaran.
Anda dapat dengan mudah membalikkan pekerjaan yang telah diselesaikan jika menyangkut gaya yang konservatif. Oleh karena itu, kerja yang dilakukan oleh gaya gravitasi dapat dengan mudah dibalik.
Terakhir, gaya konservatif hanya bergantung pada posisi akhir dan awal benda. Semua posisi lain di antaranya tidak memengaruhi hasil akhir.
Sekarang setelah Anda mengetahui apa itu gaya konservatif, Anda juga harus menilai apa yang dimaksud gaya non-konservatif.
Apa itu Gaya Non-konservatif?
Gaya non-konservatif mengacu pada gaya apa pun di mana jalur yang diambil oleh objek mendefinisikan pekerjaan yang dilakukan dengan menggunakan gaya itu. Anda dapat menganggap gesekan sebagai contoh gaya non-konservatif.
Contoh – 2
Misalkan sebuah benda bergerak dari titik A ke titik B. Benda lain bergerak dari titik A ke titik B, setelah mengunjungi titik C. Oleh karena itu, benda kedua akan membutuhkan gaya yang lebih besar untuk menyelesaikan perjalanannya ke titik B.
Seperti yang Anda lihat, di sini, lintasan suatu benda sangat menentukan gaya yang bekerja padanya dan kerja yang dihasilkan.
Lihat tabel di bawah ini untuk memahami perbedaan antara medan gaya konservatif dan non-konservatif.
Perbedaan Antara Gaya Konservatif dan Gaya Non-konservatif
| Gaya Non-konservatif | Gaya Konservatif |
| Usaha yang dilakukan oleh gaya non-konservatif di dalam lintasan tertutup tidak pernah nol. | Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif di dalam loop tertutup selalu nihil. |
| Gaya non-konservatif adalah gaya apa pun yang lintasan yang ditempuh suatu benda menentukan usaha yang dilakukan oleh atau terhadap benda tersebut. | Gaya konservatif adalah gaya apa pun di mana posisi awal dan akhir suatu benda menentukan kerja yang dilakukan oleh atau melawannya. |
| Contoh umum termasuk gaya gesekan, gaya induksi siklotron, gaya kental dan banyak lagi. | Contoh gaya konservatif adalah gaya elektrostatik, gaya gravitasi, gaya magnet, dll. |
Gesekan
Faktor nonkonservatif yang paling umum adalah pembatasan, dan kita akan menunjukkan mengapa itu tidak konservatif. Pertimbangkan peti W-pon di lantai bergelombang. Kotak didorong sejauh h meter dari satu ujung lantai ke ujung lainnya, kemudian dikembalikan ke lokasi semula.
Apa status jaringan peti? Gesekan menahan gerakan wadah setiap saat, menghasilkan gaya kW setiap saat. Akibatnya, usaha total yang dilakukan dalam perjalanan adalah (- 2)(kW)(h) = – 2hwk, yang jelas bukan nol. Jaringan gesekan melalui jalur tertutup bukanlah nol, dan tidak konservatif.