Er netto arbeid og total arbeid det samme?

Så , hvis vi antar et objekt som kjører i sirkel, og det fullfører en syklus, er det riktig å si nettverk = 0?

Nei. Det avhenger av arten til Kraftfelt som du arbeider mot. Jeg sier kraftfelt fordi det er et teknisk begrep som brukes for å identifisere retningen og størrelsen på Styrken et legeme vil oppleve i den gitte regionen av rommet. For f.eks. gravitasjonskraftfeltet .

Nå for å bevise deg feil, vil jeg la deg trene et moteksempel. Tenk på at du glir langs omkretsen i en friksjonsfri torusløkke. Tenk også på at det ikke er noen tyngdekraft eller tyktflytende kraft av noe slag.

Når du er satt i bevegelse inne i torusen, vil du vil fortsette å bevege seg inne i den. Vurder nå en vannstrøm som er laget for å løpe i motsatt retning inne i torusen. Hvis du ikke brukte noen anstrengelser ( kraft ) mot strømmen, vil du til slutt slutte å miste energi når du kolliderer med innkommende vannmolekyler og fortsette bevegelsen i retning av vannstrømmen. Denne vannstrømmen kan bli visualisert som et kraftfelt $ V = v (r) \ hat \ theta $ (prøv å finne ut hva begrepene betyr med deg selv). Tenk også på at du har en motor av noe slag som vil hjelpe deg med å styre fremover mot strømmen Hvis du setter den på, jobber du mot vannstrømmen eller kraftfeltet. Med andre ord bruker du energi. Tenk nå på hva som skjer når vannstrømningshastigheten er forskjellig i forskjellige $ \ theta $. Dvs. $ V = v (r, \ theta) \ hat {\ theta} $. Tips: Vurder en enkel funksjon og finn linjen integrert. I begge tilfeller bruker du enten energi (positivt arbeid) eller får energi (negativt arbeid).

Bilde med tillatelse : http://pages.vassar.edu/magnes/advanced-em/derek/

Arbeid er definert som linjeintegral $ \ int \ mathbf {F} \ cdot \ mathbf {d \ ell} $. Kraften på et objekt kan være en funksjon av posisjon eller tid, og kan representere eksterne krefter plassert på systemet. Netto og total arbeid refererer til det samme konseptet, summen av alt arbeidet som er utført på et objekt.

For eksempel kan du ikke bare si at arbeidet er 0 fordi objektet returnerer til startplasseringen. Si at objektet ditt er en blokk, i utgangspunktet i ro, som jeg skyver rundt hele sirkelen. Forutsatt at jeg ikke bruker en kraft for å stoppe blokken, begynner den med 0 kinetisk energi og slutter med litt kinetisk energi $ K $. Som $ W = \ Delta K $ har jeg tydelig gjort arbeidet på blokken.

Det er et tilfelle der utført arbeid ville være 0, det vil si om kraften på objektet var konservativ og utelukkende posisjonsavhengig, som et gravitasjonsfelt.

Når det gjelder tyngdekraften, vi si tyngdekraften virker på objektet og gir den kinetisk energi. Arbeidet gravitasjonsfeltet gjør er, ved bevaring, nøyaktig lik mengden potensiell energi det mister.

Arbeid er lik kraft multiplisert med forskyvning. Til tross for denne tilsynelatende enkle forklaringen, er det flere advarsler å huske på:

1) Bare forskyvningen som er parallell med den «motstandsdyktige» kraften som er involvert, bidrar til å arbeide. Hvis jeg bærer en hullsleper over klasserommet mitt med konstant hastighet, og ignorerer akselerasjonen t hatt var involvert i å få den til konstant hastighet, jeg gjør ikke noe arbeid med den fordi motstandskraften er tyngdekraften, som virker nedover, og jeg beveger bare hullet hull horisontalt.

2) Hvis jeg skyver jeg hullemaskinen horisontalt over skrivebordet mitt, er arbeid involvert, fordi motstandskraften er friksjon, som virker horisontalt, og jeg forskyver hullemaskinen horisontalt, som er parallell med motstandskraften.

3) Hvis jeg skyver hullemaskinen over skrivebordet mitt med en kraft som er lik friksjonskraften, er det ingen nettokraft på hullemaskinen, som vil bevege seg med konstant hastighet. Jeg gjør positivt arbeid (skyver i samme retning som forskyvningen) og friksjon gjør negativt arbeid. Dette fører til begrepet «nettverk», som er lik nettokraften på objektet multiplisert med forskyvning. Hvis nettokraften er null, er nettearbeidet null.

4) Hvis jeg finner et friksjonsfritt skrivebord og skyver hullet, vil det ikke være noen dissipative krefter som prøver å stoppe meg. I så fall gjelder arbeidssatsen / kinetisk-energisetningen definitivt, og arbeidet som jeg legger i hullet vil virkelig tilsvare endringen i kinetisk energi. Dette betyr at tekstboken din brukte en implisitt antagelse om ingen dissipative krefter (dvs. friksjon) når arbeid ble påført et objekt.

5) Hvis du skyver et objekt i en sirkel over en friksjonsfri horisontal overflate, det vil ikke være noen dissipative krefter involvert, og når du ender opp igjen ved startpunktet, vil forskyvningen være null og arbeidet vil være null.

6) Hvis du skyver et objekt i en sirkel, med konstant hastighet , over en horisontal overflate som er «grov» (friksjon er involvert), vil det være arbeid involvert hele veien rundt sirkelen når friksjon prøver å stoppe deg. I dette tilfellet vil det positive arbeidet du gjør bli matchet med det negative arbeidet som friksjon gjør. Netto arbeid vil være null, og alt arbeidet du legger inn i dette eksperimentet vil varme opp overflaten på pulten og gjenstanden du presset.

7) Hvis du løfter et objekt rett opp, er du gjør arbeid mot tyngdekraften. Hvis du sakte senker objektet, gjør tyngdekraften arbeid mot deg. Hvis objektet havner på utgangspunktet, er det positive arbeidet og det negative arbeidet like, så det ble ikke gjort nettoarbeid.

Den «normale» forestillingen om arbeid er ofte subtilt og vesentlig forskjellig fra fysikkdefinisjonen . Positivt arbeid, negativt arbeid, netto arbeid og null arbeid krever en veldig nøye spesifisering av forholdene som arbeidet ble utført under. Dette betyr naturlig at du sannsynligvis ikke vil kunne lese et problem som involverer krefter og forskyvning, og umiddelbart koble tall til en ligning for å komme til et riktig svar. Bare ved å utføre en rekke problemer kan du få intuisjonen til å vite hvilke skjulte forutsetninger som finnes i problemstillingen.

Jeg prøver å gå til litt grunnleggende nivå. Formelen arbeid = Force * forskyvning fungerer bare hvis kraften er konstant og ikke endrer retning eller størrelse. Når et objekt beveger seg i sirkel, endrer kraften kontinuerlig sin retning. Så for å beregne det må vi bruke integral av F med dl, forutsatt at kraft forblir konstant for en veldig kort forskyvning dl. Og netto arbeid og total arbeid er det samme, bare to forskjellige ord på engelsk. Også hvis det er en konservativ kraft i rommet, er arbeidet gjort av at kraft avhenger ikke av i hvilken bane objektet beveger seg. Det avhenger bare av endelig forskyvning i retning av kraft.

Kommentarer

• Formelen work = Force x Displacement fungerer bare hvis kraften er konstant og ikke endrer retning eller størrelse . Denne påstanden er helt feil . Arbeid utført rundt en løkke i et konservativt felt $ F $ ($ \ bigtriangledown \ times F = 0 $) er 0. Konstantfeltet er bare et spesielt tilfelle.
• Ville du være snill å gi riktig versjon av uttalelsen min?
• Vennligst rediger svaret ditt for å inkludere matematiske formler.