Una fuerza conservadora es una fuerza con la propiedad de que el trabajo total realizado al mover una partícula entre dos puntos es independiente de la trayectoria tomada. [1] De manera equivalente, si una partícula viaja en un circuito cerrado, el trabajo total realizado (la suma de la fuerza que actúa a lo largo de la trayectoria multiplicada por el desplazamiento) por una fuerza conservadora es cero. [2]
Una fuerza conservadora depende solo de la posición del objeto. Si una fuerza es conservadora, es posible asignar un valor numérico para el potencial en cualquier punto y, a la inversa, cuando un objeto se mueve de un lugar a otro, la fuerza cambia la energía potencial del objeto en una cantidad que no depende de el camino recorrido, contribuyendo a la energía mecánica y la conservación global de la energía . Si la fuerza no es conservadora, entonces no es posible definir un potencial escalar, porque tomar caminos diferentes conduciría a diferencias de potencial conflictivas entre los puntos inicial y final.
La fuerza gravitacional es un ejemplo de fuerza conservadora, mientras que la fuerza de fricción es un ejemplo de fuerza no conservadora.
Otros ejemplos de fuerzas conservadoras son: fuerza en un resorte elástico, fuerza electrostática entre dos cargas eléctricas y fuerza magnética entre dos polos magnéticos. Las dos últimas fuerzas se denominan fuerzas centrales ya que actúan a lo largo de la línea que une los centros de dos cuerpos cargados / magnetizados. Una fuerza central es conservadora si y solo si es esféricamente simétrica. [3]
De manera informal, se puede pensar en una fuerza conservadora como una fuerza que conserva la energía mecánica . Suponga que una partícula comienza en el punto A y hay una fuerza F actuando sobre ella. Luego, la partícula es movida por otras fuerzas y finalmente termina en A nuevamente. Aunque es posible que la partícula todavía se esté moviendo, en el instante en que pasa de nuevo por el punto A, ha recorrido un camino cerrado. Si el trabajo neto realizado por F en este punto es 0, entonces F pasa la prueba de camino cerrado. Cualquier fuerza que pase la prueba de trayectoria cerrada para todas las posibles trayectorias cerradas se clasifica como fuerza conservadora.
La fuerza de la gravedad , fuerza de resorte , fuerza magnética (según algunas definiciones, ver abajo) y fuerza eléctrica (por lo menos en un campo magnético independiente del tiempo, ver ley de inducción de Faraday para los detalles) son ejemplos de fuerzas conservadoras, mientras que la fricción y de aire drag son ejemplos clásicos de fuerzas no conservadoras.