Transcript lec5.ppt

‫עבודה ואנרגיה‬
‫עבודה ואנרגיה במרחב‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫נתייחס לשלושה מושגים‪:‬‬
‫כוח‬
‫עבודה‬
‫אנרגיה‬
‫תחילה נגדיר את הגדלים ולאחר מכן נעמוד על הקשרים‬
‫ביניהם‪.‬‬
‫נתחיל בהסתכלות בבעיה פשוטה‪ .‬נסתכל בגוף שמסתו ‪m‬‬
‫ואשר מרחף במרחב הבין‪-‬גלקטי‪ .‬במלים אחרות לא פועלים‬
‫כוחות חיצוניים עליו ולכן הוא נע במהירות קבועה‪.‬‬
‫בזמן ‪ t = 0‬מפעילים עליו כוח חיצוני ‪ Fext‬קבוע בכיוון תנועתו‪.‬‬
‫לשם פשטות נניח כי המהירות והכוח החיצוני בכיוון ציר ‪. x‬‬
‫חישוב המהירות כפונקציה של הזמן‬
‫נמצא כיצד כוח קבוע כזה משפיע על‬
‫מהירות הגוף‪ .‬עפ"י החוק השיני של‬
‫ניוטון הגוף ינוע בתאוצה קבועה בפרק‬
‫הזמן )‪ (0, t‬וקיים‪:‬‬
‫‪dv‬‬
‫‪Fext = ma = m‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪1‬‬
‫‪dv = Fext dt‬‬
‫‪m‬‬
‫‪v‬‬
‫‪t‬‬
‫‪1‬‬
‫'‪v dv' = m Fext 0 dt‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪v  t  - v  t = 0  = Fext  t-0 ‬‬
‫‪m‬‬
‫‪Fext‬‬
‫כאשר )‪ v0 = v(t = 0‬המהירות‬
‫‪v  t  = v0 +‬‬
‫‪t‬‬
‫‪m‬‬
‫התחילית של הגוף‪.‬‬
‫מושג המתקף‬
‫‪‬‬
‫הפעלת כוח על גוף משנה את התנע וקיים הנ"ל‪:‬‬
‫‪mv - mv0 = Fext t‬‬
‫מתקף‬
‫‪‬‬
‫השינוי בתנע‬
‫הגדרה‪ :‬המכפלה של הכוח באינטרוול זמן פעולתו מוגדר‬
‫כמתקף‪.‬‬
‫‪J = Fext t‬‬
‫המתקף ‪ J‬שווה לשינוי התנע של החלקיק באינטרוול (‪.)0,t‬‬
‫‪‬‬
‫באופן כללי‪ :‬אם ‪ Fext‬תלוי בזמן‪ :‬המתקף מוגדר כ‪-‬‬
‫‪t‬‬
‫'‪ F  t' dt‬‬
‫‪ext‬‬
‫‪J ‬‬
‫‪0‬‬
‫‪‬‬
‫הכוח שמופעל על ‪ m‬משנה את התנע הליניארי של ‪m‬‬
‫והשינוי שווה למתקף שהכוח מוסר לחלקיק בפרק הזמן של‬
‫פעולתו‪.‬‬
‫חישוב הדרך כפונקציה של הזמן‬
‫לחישוב מסלול התנועה נשתמש‬
‫בהגדרת המהירות‪:‬‬
‫‪dx‬‬
‫= ‪vt‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪dx = v  t  dt‬‬
‫‪t‬‬
‫‪x‬‬
‫‪0‬‬
‫‪x0‬‬
‫'‪ dx' =  v  t' dt‬‬
‫ע"מ לקבל ביטוי מפורש ל‪ x(t) -‬עלינו להציב ביטוי מפורש‬
‫ל‪ v(t) -‬ולבצע אינטגרציה בגבולות המתאימים‪.‬‬
Fext 2
x  t  = x 0 + v0 t +
t
2m
:‫נציב את הביטוי‬
1 

x  t  - x 0 =   v 0 + Fext
t' dt' =
m 
0 
t
= v 0  t' 0
t
Fext  t'
+
m 2
2 t
Fext
v  t  = v0 +
t
m
0
‫ את מקום‬x0 -‫וסמנו ב‬
.t = 0 ‫החלקיק בזמן‬
t ‫נכתוב את הביטוי האחרון בצורה נוחה יותר ע"י הצבת‬
.‫מהנוסחה של המהירות‬
m
t=
 v - v0 
Fext


Fext m
m
x - x0 =
 v - v0   v0 +
 v - v0  
Fext
2m Fext


m
1


=
 v - v0   v0 +  v - v0  
Fext
2


v + v0 

m
1 m 2 2
=
=
v - v0 
 v - v0 

Fext
2
Fext 2

‫מצאנו אפוא את הביטוי הבא‪:‬‬
‫‪m 2 2‬‬
‫‪=  v - v0 ‬‬
‫‪2‬‬
‫שני גדלים סקלרים חדשים‪:‬‬
‫‪ – K‬אנרגיה קינטית‬
‫‪ – W‬עבודה‬
‫‪Fext  x - x 0 ‬‬
‫‪m 2‬‬
‫=‪K‬‬
‫‪v‬‬
‫‪2‬‬
‫‪W = Fext  x - x 0 ‬‬
‫‪W = K - K0‬‬
‫הגדרה‪ :‬האנרגיה הקינטית של הגוף הנה מחצית המכפלה‬
‫של מסת הגוף בריבוע מהירותו‪.‬‬
‫הגדרה‪ :‬העבודה שמבצע כוח קבוע על גוף תוגדר כמכפלה‬
‫של רכיב הכוח המקביל לכוון תנועתו באורך המסלול‪.‬‬
‫‪m 2 2‬‬
‫‪=  v - v0 ‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Fext  x - x 0 ‬‬
‫העבודה שמבצע כוח חיצוני על גוף לאורך דרך שווה לשינוי‬
‫באנרגיה הקינטית של הגוף; במילים אחרות כוח שפועל על‬
‫גוף יכול לשנות את האנרגיה הקינטית של הגוף‪.‬‬
‫אנרגיה ועבודה‪-‬יחידות ומימדים‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫יחידת עבודה‪/‬אנרגיה‪ :‬ג'אול (‪)Joule‬‬
‫הג'אול שווה לעבודה שנעשית ע"י כוח קבוע שעוצמתו ‪1 N‬‬
‫הפועל לאורך דרך של ‪.1 m‬‬
‫)‪1 Joule = 1 N m=1 (kg m2/s2‬‬
‫מימדים‪:‬‬
‫]‪[W] = [Force] [distance‬‬
‫]‪= [mass] [acceleration] [distance‬‬
‫‪= M (L/T2( L = M L2 / T2‬‬
‫‪‬‬
‫בשיטת היחידות ‪ CGS‬יחידת האנרגיה הנה הארג‬
‫)‪ ,(erg‬והיא מוגדרת כעבודה שמבצע כוח שעוצמתו‬
‫דין )‪ (dyne‬אחד לאורך דרך של ס"מ אחד‪.‬‬
‫)‪1 erg = 1 (gr cm2/s2‬‬
‫‪1 Joule = 107erg‬‬
‫הערות פרקטיות‬
‫אם כוח פועל על גוף בכוון תנועתו‬
‫תהיה העבודה שהכוח מבצע על‬
‫הגוף שווה למכפלה של הכוח‬
‫בגודל ההעתק‪.‬‬
‫‪v‬‬
‫‪F‬‬
‫אם כוח פועל על גוף בזוית ‪ө‬‬
‫ביחס לכוון תנועתו‪ ,‬נפרק את‬
‫הכוח לרכיב מקביל ‪ FII‬ולרכיב‬
‫ניצב ┴‪ .F‬העבודה תהיה שווה‬
‫במקרה זה למכפלה של הרכיב‬
‫המקביל בגודל ההעתק‪.‬‬
‫‪F‬‬
‫‪v‬‬
‫‪θ‬‬
F┴ = F sinθ
Y
v
θ
X
FII= F cosθ
θ
F
‫עבודה – הגדרה פורמאלית‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪θ‬‬
‫‪F┴ = F sinθ‬‬
‫‪‬‬
‫‪ θ‬היא הזווית בין הכוח לבין‬
‫ההעתק‬
‫רכיב הכוח שהוא ניצב לכיוון‬
‫תנועת החלקיק אינו מבצע‬
‫עבודה‪.‬‬
‫הגדרת העבודה כמכפלה‬
‫סקלארית של הכוח בהעתק‬
‫‪X‬‬
‫כוללות את כל האפשרויות‪,‬‬
‫עבור )‪, dr=(dx,dy,dz‬‬
‫)‪F=(Fx,Fy,Fz‬‬
‫‪FII= F cosθ‬‬
‫‪W = F  dr = Fxdx + Fy dy + Fz dz‬‬
‫‪‬‬
‫‪W = FIIdr‬‬
‫העבודה שווה למכפלה של‬
‫רכיב בכוח שמקביל להעתק‬
‫בהעתק‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪W = F(dr)II‬‬
‫העבודה שווה למכפלה של‬
‫הכוח ברכיב ההעתק במקביל‬
‫לכוח‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪F‬‬
‫‪F‬‬
‫מקרים פרטיים‪:‬‬
‫‪ ‬העבודה חיובית אם הכוח פועל בכיוון ההעתק‬
‫‪F>0 , dr>0‬‬
‫‪W = Fdr > 0 , cos = 1 , ‬‬
‫‪F<0 , dr<0‬‬
‫‪‬‬
‫העבודה שלילית אם הכוח פועל בכיוון הפוך להעתק‬
‫‪F<0 , dr>0‬‬
‫‪W = Fdr > 0 , cos = -1 , ‬‬
‫‪F>0 , dr<0‬‬
‫הכוח פועל בניצב להעתק ‪dr‬‬
‫‪W = Fdr = 0 , cos = 0‬‬
‫‪‬‬
‫‪N‬‬
‫מקרים שבהם העבודה הנה אפס‪.‬‬
‫‪v‬‬
‫‪m‬‬
‫‪T‬‬
‫‪T‬‬
‫‪m‬‬
‫‪m‬‬
‫‪v‬‬
‫כוח מרכזי כוח שואף מרכז‬
‫(צנטריפטלי) אינו מבצע‬
‫עבודה כי ההעתק ניצב לכוח‪.‬‬
‫‪Fc‬‬
‫עבודה שמבצע כוח משתנה‬
‫• האינטגרל מבטא את השטח‬
‫מתחת לעקומה של הכוח‬
‫כפונקציה של הדרך‪.‬‬
‫‪ .1‬אם ידוע הכוח כפונקציה של‬
‫‪ ,x‬נבצע אינטגרציה אנליטית‬
‫או נומרית‪.‬‬
‫‪FII‬‬
‫‪x‬‬
‫‪x2‬‬
‫‪x1‬‬
‫‪dW = F(r)  dr = F (x)dx‬‬
‫‪ .2‬אם נתון גרף של ‪ F‬כפונקציה‬
‫של הדרך נחשב את השטח‬
‫מתחת לעקומה בגבולות‬
‫‪x‬‬
‫המתאימים ונתמיר את השטח ‪W  x1  x 2  =  dW =  F  x  dx‬‬
‫‪x‬‬
‫לשווי ערך מתאים של עבודה‪.‬‬
‫בעיה חד מימדית‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪ ‬הגדרה דיפרנציאלית‪:‬‬
‫‪dW = F(r)·dr‬‬
‫העבודה לאורך העתק אינפיניטסימלי ‪dr‬‬
‫)‪ -F(r‬מייצג ערך יציג של הכח בקטע (‪ ;)r,r+dr‬בגבול ‪,dr0‬‬
‫)‪ F(r‬יהיה הכוח בנקודה ‪.r‬‬
‫‪ ‬הגדרה אינטגרלית‪ :‬העבודה שמבצע הכוח לאורך מסלול ‪C‬‬
‫בין הנקודות ① ו‪ ② -‬שווה לאינטגרל רימן‪.‬‬
‫‪W 1  2    F  dr‬‬
‫‪C‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ F  x,y,z  dx + F  x,y,z  dy + F  x,y,z  dz ‬‬
‫‪z‬‬
‫‪y‬‬
‫‪x‬‬
‫‪1‬‬
‫‪‬‬
‫עבודה בשדה כוח קבוע ‪ -‬נפילה חופשית‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫גוף נופל ממנוחה מגובה ‪ . h‬בזמן‬
‫‪ t=0‬מהירותו ‪; v0=0‬והוא בגובה‬
‫‪. x=h‬‬
‫על הגוף פועל כוח הגרביטציה‬
‫‪ Fg = -mg‬שכוונו כלפי מטה בכוון‬
‫נפילת הגוף‪ .‬במצב הסופי‬
‫המהירות )‪ ;v(t‬וגובה הגוף מפני‬
‫הארץ ‪.x=0‬‬
‫‪h‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪0‬‬
‫חישוב‬
‫‪Wg = K f - K i‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Fg  x - x 0  = mv - mv 0‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪- mg  0 - h  = mv 2 - 0‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪mgh = mv 2‬‬
‫‪2‬‬
‫בגובה ‪ h‬לגוף אנרגיה פוטנציאלית בשיעור ‪ mgh‬ביחס לפני‬
‫הארץ; כאשר הגוף נופל מגובה ‪ h‬לגובה ‪ 0‬האנרגיה‬
‫הפוטנציאלית הופכת לאנרגיה קינטית‪.‬‬
‫עבודה בשדה כוח‪-‬הגבהת גוף מפני הארץ לגובה ‪h‬‬
‫‪‬‬
‫על מנת להעלות גוף מגובה ‪ 0‬לגובה ‪ h‬יש להפעיל‬
‫כוח חיצוני שכיוונו כלפי מעלה‪,‬‬
‫‪Fext = - Fg = mg‬‬
‫‪‬‬
‫העבודה שמבצע ‪ Fext‬על הגוף‪:‬‬
‫‪Wext = Fext (x - x 0 ) = mg (h - 0) = mgh‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫העבודה ש‪ Fext -‬ביצע על הגוף הפכה לאנרגיה פוטנציאלית‬
‫בשיעור ‪.mgh‬‬
‫העבודה שדרושה להעלות גוף מפני הארץ לגובה ‪ h‬שווה‬
‫לעבודה שמבצע כוח הכבידה על הגוף כאשר הגוף נופל‬
‫מגובה ‪ x0=h‬אל פני הארץ בגובה ‪.x=0‬‬
‫‪‬‬
‫נניח עתה כי גוף נופל מגובה התחלתי ‪ x0‬ומהירות‬
‫תחילית ‪ v0‬לגובה ‪ x‬ומהירות ‪.v‬‬
‫‪Wg = K‬‬
‫‪1‬‬
‫] ‪- mg (x - x 0 ) = [mv 2 - mv02‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Mgx 0 + mv0 = mgx + mv 2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫סכום אנרגיה קינטית‬
‫ופוטנציאלית בגובה ‪x‬‬
‫סכום אנרגיה קינטית‬
‫ופוטנציאלית בגובה ‪x0‬‬
‫‪ x‬כלשהו ולכן עבור גובה כלשהו ‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪mgx + mv 2 = E ; E = const‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫הגדרה‪ E :‬אנרגיה הכללית של הגוף‪.‬‬
‫האנרגיה הכללית של הגוף הינה גודל קבוע בזמן‪.‬‬
‫‪V(x) = mgx‬‬
‫‪1‬‬
‫‪K = mv 2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫נסמן‪ :‬אנרגיה פוטנציאלית‪:‬‬
‫‪‬‬
‫אנרגיה קינטית‬
‫‪‬‬
‫פונקצית האנרגיה‬
‫‪‬‬
‫האנרגיה הפוטנציאלית תלויה בכוח שפועל גל הגוף‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫‪E = V(x) + mv 2‬‬
‫‪2‬‬
‫עבור כבידה ‪ U g = mgx x‬גובה ‪ m‬מנקודת יחוס‪.‬‬
‫‪‬‬
‫למקרה של כוח אלסטי‬
‫‪Fe = - kx‬‬
‫כוח שמפעיל קפיץ‪.‬‬
‫‪ Fext = - Fe = kx‬כוח חיצוני שיש להפעיל על קצה הקפיץ כדי‬
‫למתוח אותו בשיעור ‪ x‬ביחס לאורכו במצב שיווי משקל‬
‫‪x‬‬
‫‪x‬‬
‫‪1 2‬‬
‫‪We =  Fext dx' =  kx'dx' = kx‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2‬‬
‫‪kx‬‬
‫= ‪Ue‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪ Ue‬מבטא את העבודה שהכוח החיצוני מבצע על ‪ m‬על מנת‬
‫לשנות את אורך הקפיץ בשיעור ‪ x‬ביחס למצבו הרפוי‪.‬‬
‫‪m‬‬
‫‪x0‬‬
‫‪m‬‬
‫‪x+x0‬‬
m
x0
m
x+x0
x-x0
2x
‫‪‬‬
‫באופן כללי‪ :‬אם חלקיק נמצא בשדה כוח )‪ F(x‬כלשהו כי אז‬
‫על מנת להעבירו ממקום התחלתי ‪ x0‬אל מקום ‪ x‬יש לבצע‬
‫עבודה על הגוף (כנגד הכוח ‪ )F‬בשיעור ‪:‬‬
‫‪x‬‬
‫'‪ F(x')dx‬‬
‫‪x‬‬
‫‪(x')dx' = -‬‬
‫‪F‬‬
‫‪ext‬‬
‫‪x0‬‬
‫= ‪W  x0  x ‬‬
‫‪x0‬‬
‫‪W  x0  x  = U  x  - U  x0 ‬‬
‫או‬
‫‪x‬‬
‫'‪ F(x')dx‬‬
‫‪x0‬‬
‫‪U  x  = U  x0  -‬‬
‫‪‬‬
‫השינוי באנרגיה הפוטנציאלית כאשר גוף משנה את מקומו‬
‫ממצב התחלתי ‪ x1‬אל מצב ‪ x2‬יהיה איפוא‬
‫‪U  x 2  - U  x1 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪x F(x')dx'‬‬
‫‪0‬‬
‫‪‬‬
‫‪x1‬‬
‫‪‬‬
‫ ‪-  F(x')dx' -  U  x 0 ‬‬‫‪‬‬
‫‪x1‬‬
‫‪x2‬‬
‫‪= U  x0 ‬‬
‫‪x1‬‬
‫‪x2‬‬
‫‪x0‬‬
‫‪x0‬‬
‫'‪ F(x')dx' +  F(x')dx‬‬
‫‪=-‬‬
‫‪‬‬
‫ההפרש אינו תלוי ב‪ x0-‬ולפיכך אין חשיבות לבחירת ‪ x0‬אם‬
‫אנו מעוניינים לחשב הפרשים של האנרגיה הפוטנציאלית‬
‫בשתי נקודות התוך השדה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫לשם פשטות נבחר נקודת ייחוס שבה‪U(x0)=0 :‬‬
‫‪‬‬
‫כך ש‪-‬‬
‫‪x‬‬
‫'‪ F  x'dx‬‬
‫‪x0‬‬
‫‪Ux = -‬‬
‫‪‬‬
‫הגדרה‪ :‬האנרגיה הפוטנציאלית בשדה הכוח )‪ F(x‬מוגדר‬
‫באינטגרל‬
‫‪x‬‬
‫'‪ F  x' dx‬‬
‫‪Ux = -‬‬
‫‪x0‬‬
‫זוהי הגדרה אינטגראלית‬
‫כדי לקבל הגדרה דיפרנציאלית נחשב את השינוי‬
‫באנרגיה הפוטנציאלית במעבר ‪ x  x + dx‬כאשר‬
‫‪ dx‬העתק אינפיניטסימאלי‪.‬‬
dU = U  x+dx  - U  x  = -
 x+dx 

x0
=-

F  x'  dx' - 
 x+dx 
x0
x+dx
x0
x
x

x F  x' dx'
0

x
 F  x' dx' -  F  x' dx' = -  F  x' dx'
)‫) כמוהו כהחלפת גבולות האינטגרציה‬-1(-‫(כפל אינטגרל ב‬
dx0 ‫בגבול‬
dU = - F  x' dx
dU
Fx = dx
‫או‬



‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫הכוח שפועל על גוף שווה לקצב השינוי של האנרגיה‬
‫הפוטנציאלית שיש לגוף לפי המקום‪.‬‬
‫בכל מקרה הכוח ‪ F‬שפועל על הגוף נובע מאינטראקציה‬
‫פנימית כגון כבידה‪ ,‬כוח אלקטרומגנטי או כוח קפיץ‪.‬‬
‫הכללה‪ :‬כוח ‪ Fint‬כלשהו והזזה ‪ dr‬בכיוון כלשהו בתוך שדה‬
‫הכוח‪.‬‬
‫‪dW = Fext  dr = - Fint  dr‬‬
‫‪B‬‬
‫או‬
‫‪W  A  B  = -  Fint  r   dr‬‬
‫‪A‬‬
‫‪‬‬
‫האינטגרל נקרא אינטגרל קווי של הכוח בגבולות ‪ A‬ו‪B-‬‬
‫‪B‬‬
‫‪Fext = - Fint‬‬
‫‪Fint  r ‬‬
‫‪A‬‬
‫‪r‬‬
‫‪‬‬
‫תנועה במרחב חופשי מאינטראקציות‪ .‬כאשר מזיזים גוף‬
‫מנקודה ‪ A‬לנקודה ‪ B‬ע"י הפעלת כוח חיצוני ‪ Fext‬על הגוף‬
‫נעשית עבודה על הגוף השווה לאינטגרל הקווי לאורך מסלול‬
‫תנועתו‪.‬‬
‫‪dv‬‬
‫‪=m‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪B‬‬
‫‪B‬‬
‫‪Fext‬‬
‫‪B‬‬
‫‪dv‬‬
‫‪dr‬‬
‫‪W  A  B  =  Fext  dr =  m  dr =  mdv ‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪A‬‬
‫‪A‬‬
‫‪A‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪= mv B - mv A‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪vB‬‬
‫‪vA‬‬
‫‪B‬‬
‫‪B‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪  mv  dv = m  d  v  v  = mv‬‬
‫‪2 A‬‬
‫‪2‬‬
‫‪A‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪W  A  B  = mv B - mv A = k B - k A‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫העבודה שנעשית על הגוף חופשי ע"י כוח חיצוני כלשהו‬
‫שמופעל עליו שווה לשינוי באנרגיה הקינטית של הגוף‪.‬‬
‫כוחות משמרים‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫כוח הינו משמר אם העבודה‬
‫(‪ W)A--<B‬שמבצע הכוח על‬
‫(‪)4‬‬
‫אל‬
‫‪A‬‬
‫מנקודה‬
‫בהעתקתו‬
‫גוף‬
‫(‪)2‬‬
‫(‪)3‬‬
‫נקודה ‪ B‬ב"ת במסלול התנועה‬
‫של הגוף‪.‬‬
‫העבודה שמבצע כוח משמר‬
‫(‪)1‬‬
‫לאורך כל אחד מן המסלולים‬
‫‪A‬‬
‫(‪ )1(-)4‬הנו זהה‪ .‬העבודה תלוי‬
‫אך ורק בנקודה התחלתית (‪)A‬‬
‫וסופית (‪.)B‬‬
‫מתוך הגדרתה‪W  A  B = -W  B  A  :‬‬
‫העבודה שמבצע כוח משמר לאורך מסלול סגור שווה לאפס‪.‬‬
‫‪B‬‬
‫‪W  A  B + W  B  A   W  A  A   0‬‬
‫כוחות מרכזיים‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫הכוח שמפעיל חלקיק ‪ 1‬על חלקיק ‪ 2‬הנו כוח מרכזי אם גודל‬
‫הכוח הנו פונקציה של המרחק בין החלקיקים וכיוונו מונח על‬
‫הישר שמחבר את החלקיקים‪.‬‬
‫ˆ‪Fc = f |r| r‬‬
‫הגדרה מתמטית ‪:‬‬
‫כוח הגרביטציה העולמי הינו כוח מרכזי ומשמר‪.‬‬
‫ˆ ‪ Gm1m 2 ‬‬
‫‪FG = ‬‬
‫‪r‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ r‬‬
‫‪‬‬
‫הכוח האלקטרוסטאטי בין שני מטענים נקודתיים במנוחה‬
‫הנו כוח מרכזי ומשמר‪.‬‬
‫ˆ‪‬‬
‫‪r‬‬
‫‪‬‬
‫‪ kq1q 2‬‬
‫‪Fel =  2‬‬
‫‪ r‬‬