私の教科書によると、総仕事量=デルタ運動エネルギー= KEf-KEi
しかし、仕事量はの内積として定義されます。力(ベクトル)と変位(ベクトル)。
私の知る限り、仕事は定位置です。
したがって、オブジェクトが円を描いて走っていると仮定すると、1サイクルが完了します。
ネットワーク= 0と言うのは正しいですか?それともネットワーク=総仕事ですか?
もう1つ質問があります
重力がシステムに作用するものだけであり、オブジェクトが垂直に下向きに移動している場合、仕事は運動エネルギーであり、重力は位置エネルギーであると言いますか?または、私が思っているのとは逆ですか?
回答
、オブジェクトが円を描いて実行されていると仮定し、それが1サイクルを完了する場合、ネットワーク= 0と言うのは正しいですか?
いいえ。これは、作業を行うフォースフィールドの性質によって異なります。 力場と言うのは、特定の空間領域で物体が受ける力の方向と大きさを識別するために使用される専門用語だからです。たとえば、重力場。
間違いを証明するために、解決させていただきます。反例。摩擦の少ないトーラスループの内側で円周に沿ってスライドしていると考えてください。また、いかなる種類の重力または粘性力もないことを考慮してください。
トーラス内で動き始めるようになったら、その中で動き続けます。次に、トーラス内で反対方向に流れるように作られた水の流れについて考えてみます。流れに対して力(力)を加えなかった場合、最終的には、入ってくる水分子との衝突によるエネルギーの損失を停止し、水流の方向に沿って動き続けます。この水流は、力場として視覚化されます$ V = v(r)\ hat \ theta $(用語が自分で何を意味するかを見つけてみてください)また、流れに逆らって前進するのに役立つ何らかのモーターがあることも考慮してください。 。これをオンにすると、水流または力場に逆らって作業します。つまり、エネルギーを消費します。次に、水流の速度が$ \ theta $ごとに異なる場合に何が起こるかを考えます。つまり$ V = v(r、\ theta)\ hat {\ theta} $。ヒント:簡単な関数を考えて、次の行を見つけますどちらの場合も、あなたはエネルギーを費やしている(ポジティブな仕事)か、エネルギーを得ている(ネガティブな仕事)かのどちらかです。
回答
作業は次のように定義されます。線積分$ \ int \ mathbf {F} \ cdot \ mathbf {d \ ell} $。オブジェクトにかかる力は、位置または時間の関数である可能性があり、システムに加えられる外力を表す可能性があります。正味の仕事と総仕事は同じ概念、つまりオブジェクトに対して行われたすべての仕事の合計を指します。
この例では、オブジェクトがに戻るため、仕事が0であると単純に言うことはできません。 その開始場所。あなたのオブジェクトが最初は静止しているブロックであり、私が円全体を押しているとしましょう。ブロックを停止するために力を加えないと仮定すると、0運動エネルギーで始まり、運動エネルギー$ K $で終わります。$ W = \ DeltaK $として、私は明らかにブロックの作業を行いました。
行われる仕事が0になる場合があります。これは、物体にかかる力が、重力場のように保守的で、位置にのみ依存する場合です。
重力については、重力がオブジェクトに作用し、運動エネルギーを与えると言います。重力場が行う仕事は、保存により、失う可能性のあるエネルギーの量とまったく同じです。
回答
仕事は力に変位を掛けたものに等しい。この一見簡単な説明にもかかわらず、覚えておくべきいくつかの注意点があります:
1)関与する「抵抗」力に平行な変位のみが仕事に寄与します。したがって、一定の速度でクラスルームを横切ってホールパンチャーを運び、加速度tを無視すると、帽子は一定の速度にするために関与していましたが、抵抗力は重力であり、下向きに作用するため、私は何の作業もしていません。私はホールパンチャーを水平に動かすだけです。
2)ホールパンチャーを机の上で水平にスライドさせている場合、抵抗力は水平方向に作用する摩擦であるため、作業が必要です。また、抵抗力と平行にホールパンチャーを水平方向に移動しています。
3)摩擦力に等しい力でホールパンチャーを机の向こう側に押している場合、ホールパンチャーには正味の力がなく、一定の速度で移動します。私はポジティブな仕事(変位と同じ方向に押す)をしていて、摩擦はネガティブな仕事をしています。これは「ネットワーク」の概念につながります。これは、オブジェクトにかかる正味の力にその変位を掛けたものに等しくなります。正味の力がゼロの場合、ネットワークはゼロです。
4)摩擦のない机を見つけて穴あけ器を押すことができれば、私を止めようとする散逸力はありません。その場合、仕事/運動エネルギー定理が確実に適用され、私がホールパンチャーに入れた仕事は確かに運動エネルギーの変化に等しくなります。これは、仕事がオブジェクトに適用されたときに、テキストブックが散逸力(つまり摩擦)がないという暗黙の仮定を使用したことを意味します。
5)摩擦のない水平面を横切ってオブジェクトを円で押すと、散逸力は発生せず、開始点に戻ると、変位はゼロになり、仕事はゼロになります。
6)オブジェクトを一定の速度で円を描くように押すと、 、「粗い」(摩擦が関係している)水平面を横切って、摩擦があなたを止めようとするので、円の周り全体に関係する仕事があります。この場合、あなたが行うポジティブな仕事は、摩擦が行うネガティブな仕事と一致します。ネットワークはゼロになり、この実験に投入したすべての作業は、机の表面と押した物体を加熱します。
7)物体をまっすぐ持ち上げると、重力に逆らって仕事をしています。その後、ゆっくりと物体を下げると、重力があなたに逆らって働きます。オブジェクトが開始点に到達した場合、正の仕事と負の仕事は等しいため、ネットワークは実行されませんでした。
仕事の「通常の」概念は、物理学の定義とは微妙かつ実質的に異なることがよくあります。 。ポジティブワーク、ネガティブワーク、ネットワーク、ゼロワークでは、作業が行われた条件を非常に注意深く指定する必要があります。これは当然、力と変位を伴う問題を読み取ることができず、すぐに数値を方程式に代入して正しい答えに到達する可能性が低いことを意味します。さまざまな問題に取り組むことによってのみ、問題ステートメントに含まれている隠れた仮定を直感的に知ることができます。
回答
私は少し基本的なレベルに行こうとしています。式work = Force * Displacementは、力が一定で、方向や大きさが変化しない場合にのみ機能します。オブジェクトが円を描くように移動すると、力はその方向を継続的に変更します。したがって、それを計算するには、力が非常に短い変位dlに対して一定であると仮定して、Fとdlの積分を使用する必要があります。そして、ネットワークと総仕事は同じで、英語の2つの異なる単語だけです。また、宇宙に保存力がある場合、によって行われる仕事力は、オブジェクトが移動しているパスに依存しません。力の方向の最終的な変位に依存します。
コメント
- 式work = Force x Displacementは、力が一定で、方向や大きさは変わりません。この声明は絶対に間違っています。保存場$ F $($ \ bigtriangledown \ times F = 0 $)のループを回避する作業は0です。定数場は単なる特殊なケースです。
- 正しいバージョンを提供していただけませんか。
- 回答を編集して、数式を含めてください。