Una fuerza conservativa es una fuerza con la propiedad de que el trabajo total realizado al mover una partícula entre dos puntos es independiente del camino seguido. [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 del camino multiplicada por el desplazamiento) por una fuerza conservativa es cero. [2]
Una fuerza conservativa depende únicamente de la posición del objeto. Si una fuerza es conservativa, es posible asignar un valor numérico al 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 ya la conservación global de la energía . Si la fuerza no es conservativa, 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 gravitatoria es un ejemplo de fuerza conservativa, mientras que la fuerza de fricción es un ejemplo de fuerza no conservativa.
Otros ejemplos de fuerzas conservativas 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 conservativa si y sólo si es esféricamente simétrica. [3]
De manera informal, una fuerza conservativa se puede considerar como una fuerza que conserva la energía mecánica . Supongamos que una partícula comienza en el punto A y sobre ella actúa una fuerza F. Luego, la partícula es movida por otras fuerzas y eventualmente termina en A nuevamente. Aunque la partícula todavía puede estar moviéndose, en ese instante, cuando pasa de nuevo por el punto A, ha recorrido una trayectoria cerrada. Si el trabajo neto realizado por F en este punto es 0, entonces F pasa la prueba del camino cerrado. Cualquier fuerza que pase la prueba del camino cerrado para todos los caminos cerrados posibles se clasifica como una fuerza conservativa.
La fuerza gravitacional , la fuerza del resorte , la fuerza magnética (según algunas definiciones, ver más abajo) y la fuerza eléctrica (al menos en un campo magnético independiente del tiempo, ver la ley de inducción de Faraday para más detalles) son ejemplos de fuerzas conservativas, mientras que la fricción y el aire arrastre son ejemplos clásicos de fuerzas no conservativas.