Quando qualcuno solleva una tazza di caffè dal tavolo, sta lavorando contro la gravità .
Una volta che la tazza non è più sul tavolo , ma a mezz'aria, ha immagazzinato energia potenziale. Se lasciato andare, cadrebbe.

La forza di gravità è un esempio di forza conservatrice
. Altre forze che ci circondano allo stesso modo immagazzinano energia in un sistema trattenendo oggetti in una particolare configurazione che si tradurrà in movimento, trasformando l'energia immagazzinata in energia cinetica, una volta rilasciata.

L'energia cinetica e potenziale totale in un sistema è indicato come energia meccanica totale del sistema. L'energia totale è la somma dell'energia meccanica e termica e di altre forme di energia.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

Le forze conservative producono energia potenziale immagazzinata_. _
Definizione di forza conservatrice

Guarda di nuovo quella tazza di caffè. Se la coppa viene lanciata verso l'alto più in alto della vita della persona prima di essere catturata tra le mani all'altezza della vita o se viene semplicemente sollevata fino all'altezza della vita, la quantità di energia potenziale gravitazionale che la tazza contiene alla fine rimane invariata. Avrà la stessa caduta se cade dall'altezza della cintura in entrambi i casi.

In altre parole, la quantità di energia potenziale che un oggetto ottiene provando una forza conservativa è indipendente dal percorso
: dipende solo dallo spostamento finale dell'oggetto (la differenza tra posizione finale e posizione iniziale), non dalla distanza totale percorsa. Mentre nel primo caso la coppa ha viaggiato più lontano dal punto a al punto b - spostandosi verso l'alto, fermandosi istantaneamente e poi cadendo verso le mani che l'hanno presa - continuava comunque a finire nelle stesse posizioni della coppa che era stata semplicemente sollevata su. Ciò rende lo stesso cambiamento totale di energia potenziale dalla forza di gravità per ogni tazza.

Al contrario, una forza non conservativa non produce energia immagazzinata. Al contrario, l'energia utilizzata da una forza non conservatrice per svolgere il lavoro dissipa
nell'ambiente circostante come calore (energia termica) e non può essere riutilizzata.

Un'altra definizione comune di forza conservatrice è uno in cui il lavoro netto svolto in un percorso chiuso è zero. Un percorso chiuso è quello in cui l'oggetto inizia e termina nella stessa posizione (il suo spostamento è zero). Poiché il lavoro
in fisica è la forza F
che agisce su un oggetto per il suo spostamento d
( W \u003d F × d
), segue che se lo spostamento di un oggetto è zero, lo è anche il lavoro totale. La forza che lo muoveva, quindi, doveva essere conservatrice.
Esempi di forze conservative

Come la gravità, altre forze conservative causano un cambiamento nella posizione di un oggetto che si traduce in energia immagazzinata. Ad esempio, la forza della molla in un giocattolo a spirale come uno Slinky o una freccia che viene tirata indietro su un arco sono forze conservative, così come le forze elettrostatiche che tengono due particelle cariche a una certa distanza l'una dall'altra, o le forze magnetiche che tengono il Nord e Pali sud o due magneti a barra separati.

Non appena gli oggetti vengono "lasciati andare" in uno di questi casi, si sposteranno. Lo Slinky si aprirà, la freccia volerà verso il bersaglio o le particelle attireranno o respingeranno.
Perché le forze conservative contano

Le forze conservative consentono agli esseri umani di immagazzinare energia che può essere successivamente messa al lavoro utile. Sono una fonte di energia riutilizzabile: un oggetto può essere sollevato da terra affinché la forza gravitazionale possa agire su di esso più e più volte e un arco e una freccia possono essere impostati e rilasciati più volte.

Di naturalmente, nel vero senso della parola, le forze conservatrici non esistono in isolamento. In ciascuna delle situazioni qui descritte, parte dell'energia viene sempre dissipata come calore dalla forza di attrito, una forza non conservativa, e non è più in grado di tornare direttamente all'energia immagazzinata in quel sistema.

Né sono conservatori si impone senza limiti. Ad un certo punto, una molla allungata raggiungerà il suo limite elastico e si spezzerà. Una tazza di caffè caduta troppo in alto si romperà irreparabilmente. Ma con una solida comprensione dei limiti di questi oggetti, un fisico o un ingegnere può realizzare dighe, orologi a pendolo, batterie per auto e una miriade di altri dispositivi che possono fare cose utili.