保存力

仕事から見た力の分類

力Fを受けて、物体がFの方向に、距離sだけ移動したとする。
このとき、Fとsの積を仕事という。
仕事は力のベクトルと変位ベクトルの内積で定義される。

ここで「力」と書いたが、「力」には、引力や電磁気力、摩擦力等様々な種類がある。
「仕事」という視点で見ると、これら力は大きく２のグループに分類することができる。
保存力と非保存力だ。

力の分類	意味	例
保存力	始点と終点だけで、仕事が決まる。 経路に依存しない。 遠回りしても仕事は変わらない。	重力 バネの弾性力 クーロン力 磁気力
非保存力	始点と終点だけでなくその間の経路によっても 仕事の量が変わる。 遠回りすると仕事が増える。	摩擦力 流体の抵抗力

保存力

重力に抗して質量mの物体を地面から高さhまで持ち上げるとする。
経路Ａのようにまっすぐ上に持ち上げても、経路Bのように斜めに持ち上げても、要する仕事はmghで変わらない。

さらに経路Cのように複雑になっても、仕事はmghだ。

保存力が作用する場では、始点と終点の間の距離ｈだけで仕事は決まるからだ。

2005/08/11

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