Il lavoro netto e il lavoro totale sono gli stessi?

Quindi , se assumiamo che un oggetto funzioni in cerchio e completi un ciclo, è corretto dire net work = 0?

No. Dipende dalla natura del Forza campo rispetto al quale stai lavorando. Dico campo di forza perché è un termine tecnico usato per identificare la direzione e lampiezza della Forza che un corpo sperimenterà in una data regione dello spazio. Ad esempio, il campo di forza gravitazionale .

Ora per dimostrarti che hai torto, ti lascerò capire un contro esempio. Considera che stai scivolando lungo la circonferenza allinterno di un anello toroidale senza attrito. Considera anche che non ci sono forze gravitazionali o viscose di alcun tipo.

Una volta avviato il movimento allinterno del toroide, continuerà a muoversi al suo interno. Ora considera un flusso dacqua fatto per scorrere nella tua direzione opposta allinterno del toro. Se non hai applicato alcuno sforzo ( forza ) contro il flusso, alla fine smetteresti di perdere energia entrando in collisione con le molecole dacqua in entrata e continuerai il movimento lungo la direzione del flusso dacqua. Questo flusso dacqua può essere visualizzato come un campo di forza $ V = v (r) \ hat \ theta $ (cerca di trovare cosa significano i termini da solo). Considera anche che hai un motore di qualche tipo che ti aiuterà a guidare in avanti contro il flusso . Se lo attivi, stai lavorando contro il flusso dacqua o il campo di forza. In altre parole stai spendendo energia. Ora pensa a cosa succede quando la velocità del flusso dellacqua è diversa in $ \ theta $ diversi. Cioè $ V = v (r, \ theta) \ hat {\ theta} $. Suggerimento: considera una funzione semplice e trova la linea integrale. In entrambi i casi stai spendendo energia (lavoro positivo) o guadagnando energia (lavoro negativo).

Immagine per gentile concessione : http://pages.vassar.edu/magnes/advanced-em/derek/

Il lavoro è definito come integrale di riga $ \ int \ mathbf {F} \ cdot \ mathbf {d \ ell} $. La forza su un oggetto può essere una funzione della posizione o del tempo e potrebbe rappresentare forze esterne poste sul sistema. Il lavoro netto e totale si riferiscono allo stesso concetto, la somma di tutto il lavoro svolto su un oggetto.

Per il tuo esempio, non puoi semplicemente dire che il lavoro è 0 perché loggetto ritorna a la sua posizione di partenza. Supponiamo che il tuo oggetto sia un blocco, inizialmente fermo, che spingo attorno allintero cerchio. Supponendo che non applichi una forza per fermare il blocco, inizia con 0 energia cinetica e termina con un po di energia cinetica $ K $. Poiché $ W = \ Delta K $, ho chiaramente lavorato sul blocco.

Cè un caso in cui il lavoro svolto sarebbe 0, ovvero se la forza sulloggetto fosse conservativa e dipendente esclusivamente dalla posizione, come un campo gravitazionale.

Per quanto riguarda la forza gravitazionale, noi diciamo che il campo gravitazionale funziona sulloggetto, dandogli energia cinetica. Il lavoro svolto dal campo gravitazionale è, per conservazione, esattamente uguale alla quantità di energia potenziale che perde.

Il lavoro è uguale alla forza moltiplicata per lo spostamento. Nonostante questa spiegazione apparentemente semplice, ci sono diversi avvertimenti da tenere a mente:

1) Solo lo spostamento parallelo alla forza di “resistenza” coinvolta contribuisce al lavoro. Pertanto, se porto un perforatore attraverso la mia classe a velocità costante e ignoro laccelerazione t Questo è stato coinvolto nel portarlo a velocità costante, non sto facendo alcun lavoro su di esso perché la forza di resistenza è la gravità, che agisce verso il basso, e sto solo spostando il perforatore in orizzontale.

2) Se lo faccio Sto facendo scorrere il perforatore orizzontalmente sulla mia scrivania, il lavoro è coinvolto, perché la forza resistente è lattrito, che agisce orizzontalmente, e sto spostando il perforatore orizzontalmente, che è parallelo alla forza resistente.

3) Se spingo il perforatore sulla scrivania con una forza uguale alla forza di attrito, non cè forza netta sul perforatore, che si muoverà a velocità costante. Sto facendo un lavoro positivo (spingendo nella stessa direzione dello spostamento) e lattrito sta facendo un lavoro negativo. Questo porta al concetto di “lavoro netto”, che è uguale alla forza netta sulloggetto moltiplicata per il suo spostamento. Se la forza netta è zero, il lavoro netto è zero.

4) Se riesco a trovare una scrivania priva di attrito e spingere il perforatore, non ci saranno forze dissipative che cercheranno di fermarmi. In quel caso, il teorema lavoro / energia cinetica si applica definitivamente, e il lavoro che metto nel perforatore eguaglierà la sua variazione di energia cinetica. Ciò significa che il tuo libro di testo ha utilizzato unipotesi implicita di assenza di forze dissipative (cioè attrito) quando il lavoro è stato applicato a un oggetto.

5) Se spingi un oggetto in un cerchio su una superficie orizzontale priva di attrito, non ci saranno forze dissipative coinvolte, e quando tornerai al punto di partenza, lo spostamento sarà zero e il lavoro sarà zero.

6) Se spingi un oggetto in cerchio, a velocità costante , su una superficie orizzontale che è “ruvida” (è coinvolto lattrito), ci sarà del lavoro tutto intorno al cerchio mentre lattrito cerca di fermarti. In questo caso, il lavoro positivo che svolgi sarà compensato dal lavoro negativo svolto dallattrito. Il lavoro netto sarà zero e tutto il lavoro che metti in questo esperimento riscalderà la superficie della scrivania e loggetto che hai spinto.

7) Se sollevi un oggetto verso lalto, stai lavorare contro la gravità. Se poi abbassi lentamente loggetto, la gravità sta lavorando contro di te. Se loggetto finisce al punto di partenza, il lavoro positivo e il lavoro negativo sono uguali, quindi non è stato svolto alcun lavoro netto.

La nozione “normale” di lavoro è spesso sottilmente e sostanzialmente diversa dalla definizione fisica . Lavoro positivo, lavoro negativo, lavoro netto e lavoro zero richiedono una specifica molto attenta delle condizioni in cui il lavoro è stato svolto. Ciò significa naturalmente che è improbabile che tu sia in grado di leggere un problema che coinvolge forze e spostamento e inserire immediatamente i numeri in unequazione per arrivare a una risposta corretta. Solo lavorando su una varietà di problemi puoi avere lintuizione di sapere quali presupposti nascosti sono contenuti nellaffermazione del problema.

Sto cercando di andare a un livello un po elementare. La formula lavoro = Forza * Spostamento funziona solo se la forza è costante e non cambia la sua direzione o grandezza. Quando un oggetto si muove in cerchio, la forza cambia continuamente la sua direzione. Quindi per calcolarlo dobbiamo usare lintegrale di F con dl, assumendo che la forza rimanga costante per uno spostamento molto breve dl. E il lavoro netto e il lavoro totale sono gli stessi, solo due parole diverse in inglese. Inoltre, se cè una forza conservatrice nello spazio, il lavoro svolto da che la forza non dipende dal percorso in cui si muove loggetto. Dipende solo dallo spostamento finale nella direzione della forza.

Commenti

• La formula work = Force x Displacement funziona solo se la forza è costante e non cambiando la sua direzione o grandezza . Questa affermazione è assolutamente sbagliata . Il lavoro svolto attorno a qualsiasi ciclo in un campo conservativo $ F $ ($ \ bigtriangledown \ times F = 0 $) è 0. Il campo costante è semplicemente un caso speciale.
• Saresti gentile se fornissi la versione corretta della mia dichiarazione?
• Modifica la tua risposta per includere formule matematiche.