Kraft und potenzielle Energie in einer Dimension

Konservative Kräfte können in Form von potentieller Energie ausgedrückt werden.

Stellen Sie sich einen Körper vor, der sich aufgrund einer konservativen Kraft, die eine Funktion der Position ist, entlang einer geraden Linie bewegt.

Nun ist die Arbeit, die die konservative Kraft leistet, gleich dem Negativen der Veränderung ihrer potentiellen Energie.

Die geleistete Arbeit ist auch gleich dem Produkt aus Kraft und der durch die Kraft verursachten Verschiebung.

Somit ist die Kraft auf den Körper gleich dem Minus der Änderung der potentiellen Energie dividiert durch die Verschiebung.

Das negative Vorzeichen zeigt an, dass die konservative Kraft das System auf eine niedrigere potentielle Energie zieht.

Für sehr kleine Verschiebungen kann der Ausdruck für Kraft und potentielle Energie in einer Dimension festgelegt werden.

Um das Verhältnis von Kraft und potentieller Energie zu verifizieren, betrachten wir das Beispiel der elastischen potentiellen Energie. Wenn man es in das Kraft- und Energieverhältnis einfügt, wird die Formel für das Hookesche Gesetz festgelegt.