środa, 7 listopada 2018

6. Zachowawczość pola grawitacyjnego


    Obliczmy pracę siły grawitacyjnej F (nie jakiejś siły zewnętrznej) podczas przemieszczania się ciała od punktu A do punktu C (rysunek poniżej), w jednorodnym polu grawitacyjnym. [jednorodnym dla prostoty rozważań nie godzącej, jak się okaże, w istorę rzeczy] Jak widać, ciało nasze przemieszczać się będzie (choć może po dowolnej trajektorii), bądź po drodze ABC, bądź też po drodze AC.


W pierwszym przypadku mamy:

W1 = W(AB) + W(BC)
W2 = W(AC) 

Bazując na definicji pracy mamy:

W1 = F·AB·cos180 + F·BC·cos90 = – F·AB
W2 = F·AC·cos(180 – α) = – F·AC·cosα = – F·AB

Praca w obydwu przypadkach jednakowa. Rzecz można uogólnić (i udowodnić to) twierdzeniem, że wielkość pracy w polu grawitacyjnym, także niejednorodnym, nie zależy od kształtu (i długości) drogi jeśli punkt wyjścia i punkt docelowy nie zmieniają swego położenia. Ma to miejsce oczywiście także w przypadku pola o symetrii radialnej (centralne, kuliste źródło pola grawitacyjnego), przy niezmiennym położeniu skrajnych punktów lub ogólniej, niezmiennej ich odległości od źródła pola, niezależnie od trajektorii ruchu. Łatwo na tej podstawie wykazać słuszność twierdzenia, że praca siły grawitacyjnej na drodze zamkniętej równa jest zeru. W tym przejawia się zachowawczość pola grawitacyjnego. W bardzo podobny sposób zachowawcze jest pole elektrostatyczne.












Brak komentarzy:

Prześlij komentarz