Nonconservative Forces

00:01 Nehmen wir ein Beispiel, das nicht zu den konservativen Kräften gehört um dies zu kontrastieren und die Unterschiede hervorzuheben.

00:06 Denken Sie an Reibung.

00:08 Bei nicht konservativen Kräften ist die von der Kraft verrichtete Arbeit wegabhängig.

00:13 Sie hängt von dem Weg ab, den das Objekt zurückgelegt hat.

00:16 Wir haben hier als Objekte zwei Boxen.

00:19 Wir haben eine grüne Box und eine rote Box.

00:21 Beide beginnen an der gleichen Stelle, die wir hier eingangs genannt hatten.

00:24 Sie werden beide zur selben Endposition gelangen wie Sie hier sehen können, aber eine der Boxen wird sich entlang der Piste erst nach oben, dann nach unten und dann zur Endposition bewegen, wohingegen die andere Box sich einfach geradeaus der Endposition nähert.

00:37 Wie Sie sich vorstellen können, wird die durch Reibung verursachte Arbeit, wenn die Objekte über den Weg gleiten je nach Länge der Strecke immer größer sein, denn auch hier ist die Arbeit die Kraft mal dem Weg.

00:49 Die Arbeit und die Kraft können in der gleichen Richtung oder der gleichen Ebene liegen oder in entgegengesetzte Richtungen zeigen, wie es hier bei der Reibung der Fall ist.

00:57 Die rote Box, die den Weg hinauf- und dann wieder hinunterging und sich dann erst zur Endposition bewegte, nahm eine viel längere Wegstrecke auf sich, um die Endposition zu erreichen.

01:05 Das heißt, die Arbeit, die sich aus der Reibungskraft mal dem Abstand ergibt, wird viel größer sein, weil die Box einen so langen Weg zurückgelegt hat.

01:14 Die Reibung kostete also viel mehr Energie.

01:16 Ein größerer Anteil der Energie, der in der Box enthalten war, wurde in Wärme umgewandelt weil sie eine längere Wegstrecke mit Reibung zurückgelegt hat.

01:24 Wir können die durch Reibung verrichtete Arbeit tatsächlich für jeden Wegabschnitt berechnen, indem man sich daran erinnert, dass die Reibung immer in die entgegengesetzte Richtung der Bewegung zeigt.

01:32 Wie auch immer sich die Kiste also bewegt, ob es einen Hang hinauf, quer oder hinunter geht, die Reibung wirkt immer genau entgegengesetzt zu dieser Bewegungsrichtung.

01:40 Der Winkel zwischen Reibung und Bewegungsrichtung wird also immer 180 Grad betragen.

01:45 Die Reibung wird in diesem Fall also immer einen Beitrag zur Arbeit leisten, was im negativen Sinne zu verstehen ist, denn Reibungsenergie führt immer zu einer Reduzierung der kinetischen Energie, die ein Objekt haben könnte.

01:55 Wie gesagt, der Abstand zwischen Weg 1 und Weg 2 ist hier sehr unterschiedlich, was bedeutet, dass die von der Schwerkraft verrichtete Arbeit, sorry, die Reibungsarbeit für Objekt 1 viel größer sein wird als für Objekt 2.

02:08 Das sagt uns, dass es sich um eine nicht-konservative Kraft handelt, da die geleistete Arbeit sehr wegabhängig ist.

02:15 Nochmal zum Vergleich und zur Gegenüberstellung: Ich habe immer gesagt, dass für eine konservative Kraft gilt, dass die Arbeit, zum Beispiel die Hubarbeit, nur von der Anfangs- und Endposition des Objekts abhängt, unabhängig vom Weg, sodass die Gesamtenergie erhalten bleibt.

02:29 Bei einer nicht konservativen Kraft, zum Beispiel der Reibungskraft, die definitiv wegabhängig ist, ist die Reibungsarbeit umso größer, je größer die zurückgelegte Strecke ist.

02:38 Durch die Reibung wird Energie in Wärme umgewandelt.

02:43 Die Energie des Universums bleibt also immer erhalten, aber in diesem Fall wird ein Teil der Energie der Box in Wärme umgewandelt, anders als bei einer konservativen Kraft.