
【化】 conservative force
guard; keep
【电】 conservation
all one's best; force; power; puissance; strength
【化】 force
【医】 dynamo-; ergo-; force; potency; potentia; Power; stheno-; strength; vis
保守力(Conservative Force)是经典力学中描述力性质的核心概念,其定义为:若力对物体所做的功仅与物体的初始和终止位置有关,而与运动路径无关,则该力称为保守力。对应的英文术语为“conservative force”,强调此类力在能量转换过程中遵循守恒原则。
$$
oint mathbf{F} cdot dmathbf{r} = 0
$$
这一特性源于势能函数的存在。
$$
mathbf{F} = - abla U
$$
例如重力势能$U = mgh$,弹性势能$U = frac{1}{2}kx$。
非保守力(如摩擦力、空气阻力)的功与路径相关,且会导致机械能转化为热能等不可逆能量形式。这一区别在能量守恒定律分析中具有关键意义。
(参考资料:中国科学院《物理学名词》第三版、剑桥大学《Classical Mechanics》教材)
保守力是物理学中描述力的一种分类,其核心特征是做功与路径无关,仅取决于物体的起点和终点的位置。以下是详细解释:
保守力的定义基于以下两个等价条件:
保守力场可引入势能函数(如重力势能、弹性势能),其关系为: $$ mathbf{F} = - abla U $$ 其中,$mathbf{F}$为保守力,$U$为势能,$ abla$表示梯度算子。势能的变化等于保守力做功的负值: $$ Delta U = -W_{text{保守力}} $$
非保守力(如摩擦力、空气阻力)的功与路径相关。例如,推动物体沿不同路径从A到B,摩擦力做的功不同,且闭合路径的总功不为零。
当系统仅受保守力作用时,机械能(动能+势能)守恒。若存在非保守力(如摩擦),机械能会转化为其他形式能量(如热能),此时总能量仍守恒,但机械能不守恒。
通过以上分析可知,保守力的核心在于其做功的路径无关性及与势能的直接关联,这一概念在分析力学和能量守恒问题时至关重要。
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