Quando alguém levanta uma xícara de café da mesa, está trabalhando contra a gravidade .
Quando a xícara não está mais sobre a mesa , mas no ar, ele armazenou energia potencial. Se solto, ele cairá.

A força da gravidade é um exemplo de uma força conservadora
. Outras forças ao nosso redor armazenam energia de maneira semelhante em um sistema, mantendo objetos em uma configuração específica que resultará em movimento, transformando a energia armazenada em energia cinética, uma vez liberada.

A energia cinética total e potencial em um sistema é referido como energia mecânica total do sistema. A energia total é a soma da energia mecânica, térmica e outras formas de energia.

TL; DR (muito longo; não leu)

Forças conservadoras resultam em energia potencial armazenada_. _
Definição de uma força conservadora

Dê uma olhada naquela xícara de café novamente. Se o copo é jogado para cima mais alto que a cintura da pessoa antes de ser pego nas mãos na altura da cintura ou simplesmente levantado diretamente até a altura da cintura, a quantidade de energia potencial gravitacional que o copo contém no final permanece a mesma. Ele terá a mesma queda se cair da altura da cintura em ambos os casos.

Dito de outra forma, a quantidade de energia potencial que um objeto obtém ao experimentar uma força conservadora é independente do caminho
: depende apenas do deslocamento final do objeto (a diferença entre a posição final e a posição inicial), não a distância total percorrida. Enquanto no primeiro caso, a xícara viajou mais longe do ponto a ao ponto b - subindo, parando instantaneamente e caindo nas mãos que a pegaram - ainda começou e terminou nas mesmas posições que a xícara que foi simplesmente levantada acima. Isso faz com que a mudança total na energia potencial da força da gravidade para cada xícara seja a mesma.

Em contraste, uma força não conservadora não resulta em energia armazenada. Em vez disso, a energia usada por uma força não conservadora para fazer o trabalho dissipa o ambiente circundante como calor (energia térmica) e não pode ser reutilizada.

Outra definição comum de força conservadora é aquele em que o trabalho líquido realizado em um caminho fechado é zero. Um caminho fechado é aquele em que o objeto inicia e termina na mesma posição (seu deslocamento é zero). Como o trabalho em física é a força F que age sobre um objeto vezes seu deslocamento d
( W \u003d F × d
), segue-se que, se o deslocamento de um objeto é zero, o mesmo ocorre com o trabalho total. A força que a moveu, portanto, deve ter sido conservadora.
Exemplos de forças conservadoras

Como a gravidade, outras forças conservadoras causam uma mudança na posição de um objeto que resulta em energia armazenada. Por exemplo, a força da mola em um brinquedo enrolado como um Slinky ou uma flecha sendo puxada para trás em um arco são forças conservadoras, assim como as forças eletrostáticas segurando duas partículas carregadas a alguma distância uma da outra, ou as forças magnéticas que seguram o Norte e o Norte. Pólos sul ou dois ímãs de barra separados.

Assim que os objetos forem "soltos" em qualquer um desses casos, eles se moverão. O Slinky aparecerá, a flecha voará para o alvo ou as partículas atrairão ou repelirão.
Por que as Forças Conservadoras Importam

As forças conservadoras permitem que os humanos armazenem energia que pode ser posta em trabalho útil posteriormente. Eles são uma fonte de energia reutilizável - um objeto pode ser levantado do chão para que a força gravitacional atue repetidamente nele, e um arco e flecha pode ser definido e liberado várias vezes.

De é claro que, no mundo real, as forças conservadoras não existem isoladamente. Em cada uma das situações descritas aqui, alguma energia é sempre dissipada como calor da força de atrito, uma força não conservadora, e não é mais capaz de retornar diretamente à energia armazenada nesse sistema.

Nem são conservadoras força-se sem limites. Em algum momento, uma mola esticada atingirá seu limite elástico e quebrará. Uma xícara de café caída de muito alto será quebrada além do reparo. Mas com uma sólida compreensão dos limites desses objetos, um físico ou engenheiro pode fabricar represas, relógios de ponto, baterias de carros e uma infinidade de outros dispositivos que podem fazer coisas úteis.