La tensione è una forza conservativa: Insight esaustivo

In una corda, la tensione del cavo o della corda si crea quando li tiriamo da entrambe le estremità in direzione opposta. Qui discuteremo la natura della forza di tensione, la tensione è una forza conservativa o non conservativa?

La tensione è una forza non conservativa ma non è di natura dissipativa, il che significa che non c'è perdita di energia di energia. Poiché è una forza non conservativa, la forza di tensione non ha alcuna energia potenziale associata, allo stesso modo il lavoro svolto dalla tensione è sempre zero.

Forza di tensione

La tensione è una forza di contatto, e trasmette attraverso la corda o il cavo, che stiamo usando per tirare o tenere l'oggetto, inoltre è una forza autoregolabile che si regola a seconda delle necessità. Quando il limite della forza di trazione viene superato, la fune si rompe, la tensione diventa zero. La forza di tensione non ha alcuna formula speciale per calcola la sua magnitudine, quindi usiamo la seconda legge di Newton per calcolare la tensione in una corda o un cavo.

Considera una massa M appesa al tetto da una corda inestensibile, per calcolare la tensione in una corda usiamo la seconda legge di Newton. Il blocco è in condizioni stabili, il che significa che l'accelerazione del blocco è zero. Quindi l'equazione della seconda legge di Newton sarà,

CodiceCogsEqn 11

Qui T-tensione nella corda

CodiceCogsEqn 12

Questa è la tensione della corda dovuta alla massa M.

la tensione è una forza conservativa?
Tensione applicata al tiro alla fune
credito immagine:John Moore, CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, tramite Wikimedia Commons

Ora vediamo cosa sono le forze conservatrici e non conservatrici,

Forza conservatrice -

La forza che dipende dallo spostamento iniziale e finale dell'oggetto e non dipende dal percorso del movimento è chiamata forza conservativa, ad esempio forza gravitazionale, forza elettrostatica, ecc. Nella forza conservativa il lavoro svolto è indipendente dal percorso e allo stesso modo dall'energia potenziale è associato a forze conservatrici. Totale energia sotto forza conservativa rimane costante.

la tensione è una forza conservativa?
Forze conservative indipendenti dal percorso
Image credit: CompuChip su Wikipedia in inglese, dominio pubblico, tramite Wikimedia Commons

Forza non conservativa –

 L'energia totale non rimane costante sotto l'influenza di forze di forza non conservative. Nelle forze non conservative il lavoro svolto dipende dal percorso attraverso il quale si verifica il movimento. Forza di attrito, tensione, forza su un blocco di legno, questi sono alcuni esempi di forze non conservatrici.

FAQ

Perché le forze non conservative non hanno energia potenziale associata?

Potenziali l'energia è immagazzinata energia che può essere riutilizzata in qualsiasi momento.

 Quando un sistema fa del lavoro contro una forza, quel lavoro viene memorizzato nel sistema sotto forma di cambio di forma, cambio di posizione o configurazione. Le forze non conservative sono quantità dipendenti dal percorso e non dipendono dalla condizione iniziale e finale del sistema, per questo motivo l'energia potenziale non è associata a forze non conservative

Perché la tensione non è di natura dissipativa?

Per forza dissipativa si intende la forza in cui l'energia si perde.

Le forze non conservative sono di natura dissipativa perché lavorando contro queste forze l'energia del sistema si perde, ad esempio nella forza di attrito l'energia si perde sotto forma di calore. La tensione è un'eccezione a questo perché non c'è perdita di energia nella forza di tensione.

 Le forze conservative sono dipendenti dal percorso o indipendenti dal percorso di un movimento?

Le funzioni prevalentemente conservative sono indipendenti dal percorso, dipendono dalla posizione iniziale e finale del sistema.

Le forze conservative sono indipendenti dal percorso di un sistema. Dipendono principalmente dalla posizione iniziale e finale di un sistema.

Perché il lavoro svolto dalla tensione è sempre zero?

La ragione per zero lavoro svolto è la seguente,

La tensione agisce in modo opposto alla direzione del movimento e poiché la direzione della forza e del movimento sono opposte, non c'è spostamento effettivo quando applichiamo la tensione. Il lavoro svolto è il prodotto della forza applicata su un sistema e lo spostamento del sistema. Poiché lo spostamento dovuto alla tensione è nullo, anche il lavoro svolto dalla tensione è nullo.

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