Forças Conservativas e Não-Conservativas


A palavra força, derivada e originada do termo em latim fortia, significa a capacidade que um determinado corpo tem para cumprir uma tarefa a qual lhe foi designada. Podemos conceitua-la como uma das considerações fundamentais da Física de Newton e relacioná-la com as três leis newtonianas. Logo, qualquer elemento externo que provoque alteração num corpo fixo ou altere a movimentação de um corpo livre é considerado como força.

Ainda, é possível definir força como uma grandeza capaz de superar a inércia de um corpo, a fim de modificar a sua velocidade, independentemente que seja na sua completa magnitude ou direção, uma vez que se trata de um vetor. Como conclusão, chega-se ao veredito de que a força tem o poder de causar deformação em qualquer objeto de caráter flexível. Na sequência, iremos nos deter as características das forças conservativas e não conservativas.

 Forças Conservativas

Forças conservativas

É possível considerarmos uma força conservativa a partir do momento em que o seu trabalho não dependa mais da sua trajetória. Ou seja, quando ela se move, através da ação da força em questão, uma determinada partícula que parte de um ponto X para um ponto Y, tem um movimento que independe do caminho percorrido entre ambos. Em um sentido generalizado, uma força só pode ser conservativa se, e apenas se, puder ser propagada como a variação de uma função escalar, a que chamamos de energia potencial.

A palavra conservativa, em seu sentido literal, é determinada por ter o poder de conservação. Logo, se levada por meio de um caminho eventual, um elemento disposto a essa força, a partir de um ponto X para um ponto Y, retornar ao ponto X por outro tipo de trajetória, não sofrerá a perda total da energia. Vale lembrar que, em qualquer passagem fechada, o movimento dessa força será considerado como nulo.

O trabalho de força realizado entre dois pontos X e Y quaisquer, vai depender única e exclusivamente do valor que será destinado para a energia potencial em ambos os pontos. Podemos classificar como forças conservativas mais comuns a elétrica, a elástica e a gravitacional.

• Elétrica: originada por meio da influência mútua entre cargas elétricas. Estas podem ser determinadas como positivas ou negativas ou também por repulsão ou atração. Neste caso, de acordo com os sinais das cargas, são atraídas se tiverem sinais contrários e repelidas, se os sinais forem iguais;
• Elástica: pode-se dar o exemplo de uma mola. A força que este objeto exerce quando é contido ou esticado é caracterizada macroscopicamente como um tipo de força em que a tendência de trazer a mola igual ao seu comprimento original é considerável;
• Gravitacional: essa força ocorre em várias situações. No entanto, a mais comum é durante a queda de certos artefatos em direção à superfície da Terra. Ainda, podemos citar o movimento que o planeta Terra faz para manter-se na órbita elíptica ao redor do sol. A esse processo chamamos de translação, em que a força gravitacional é feita sobre a Terra através do sol.

Forças não conservativas

Uma força não conservativa, que também pode ser chamada de força dissipativa, é determinada assim em função de o seu trabalho depender da trajetória representada por um ponto de aproveitamento, da velocidade com que determinado corpo que se move ou ainda, de outros tipos de grandezas. Diferentemente das conservativas, as não conservativas não permitem definir qualquer forma de energia possível ligada a ela.

De maneira mais simples, entendemos as forças não conservativas como àquelas que têm por objetivo transformar toda a energia mecânica em outro tipo de energia, dentre esses elementos dá para destacar o calor, o som e a deformação.

No momento em que a força de atrito faz com que um objeto pare ela transforma, quase que de imediato, a sua energia cinética original em som e em calor. Assim, sempre que existir uma determinada força de atrito, fragmentos dessa energia mecânica, localizada no sistema, sofrerá mutação para tornar-se som e calor.

Alguns outros exemplos bastante comuns e significativos das forças não conservativas são a resistência do ar e o atrito. Muito embora tenham outras forças de mesmo tipo nos sistemas musculares e bioquímicos. Na maioria das vezes, não é possível fazer o cálculo do movimento atingido por meio das forças não conservativas, mas aceitável que se determine a mudança da energia cinética através do uso da proposição denominada trabalho-energia.

Este termo nos permite chegar à conclusão de que se em um determinado sistema houver forças não conservativas, podemos ter uma variação na energia mecânica. Em outras palavras, há certa limitação no que se refere a sua conservação dentro desse sistema. O movimento dessas forças pode ser classificado como negativo, positivo ou nulo.

• Negativo: caracterizado assim quando a energia mecânica considerada total em um determinado sistema sofre redução e ficamos diante de um sistema resistivo;
• Positivo: quer dizer que a energia mecânica de caráter total em certo sistema se eleva e ficamos ante alguns sistemas bioquímicos;
• Nulo: no último caso, a energia mecânica na sua totalidade dentro do sistema é considerada como nula.