看到m大用心的畫圖激起了想畫圖的慾望XD 所以我也來畫個圖好了
B 如圖所見 三角形ABC是一個等腰直角三角形
F1 ╱╲ F2
↙ ╱ ╲ ↖ 今天假如有一條彈簧繫在A點 今天將彈簧由A直接
╱ ╲
╱ ╲ 拉到C 其力的形式為 F=-kx (力的方向與位移相反)
A ———————— C
←——→←——→ 位能形式為 U=(1/2)kx^2
由3963篇的檢查條件可知此為保守力
現在讓它走ABC這條路徑 令彈簧如果拉伸尚未過B點位移令為x1
如果超過B點則令位移為AB+x2 (x2指的是由B點到末端的伸長量)
現在去分析力 可以知道在AB間力的方向如圖所示 此時狀況如同由A到C一般
可見其保守性(連心力) 可是一旦超過B點後 其受力方向如圖所示(已非連心力)
為什麼要上面要提連心力與非連心力主要的觀點在於我們對位能取-▽時
所的到的形式有關 從-▽後的受力方向來看 可以觀察出若合乎保守力條件時
彈簧受力會是連心力形式 可是你一旦限制它只能走ABC這條路徑時
他的力形式就比較複雜了 分成兩段是不一樣的 在於空間中的方向不同
自然在做向量積分時就會有所不同 這樣你了解了嗎^^
最後再討論一個狀況 那就是如果今天彈簧末端一樣走ABC這條路徑
但是彈簧本身是自由不受限制的(上面的case會讓彈簧躺在三角形上)
此時就可以算保守力了 因為它的受力方向已經是連心力形式了
更精確的來說是 經由分析可知道 他的受力關係與位能變化有這F=-▽Φ
這樣的變化 最後積分出來就知道作工與路徑無關 只與起點終點有關
最後附上最後例子的圖 畫的很醜XD 希望你看得懂
�e�e 此乃彈簧末端
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�e 此乃彈簧末端受力方向
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�e 此乃彈簧末端的運動路徑
B
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A �e C
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