Munca netă și munca totală sunt la fel?

Deci , dacă presupunem că un obiect rulează în cerc și finalizează un ciclu, este corect să spunem net work = 0?

Nu. Depinde de natura Câmp de forță împotriva căruia lucrați. Spun câmp de forță deoarece este un termen tehnic folosit pentru a identifica direcția și amploarea Forței pe care o va experimenta un corp în regiunea dată a spațiului. De exemplu, câmpul forței gravitaționale .

Acum, pentru a vă dovedi că ați greșit, vă voi lăsa să vă exersați un contra exemplu. Luați în considerare că alunecați de-a lungul circumferinței în interiorul unei bucle de frecare mai puțin torus. De asemenea, considerați că nu există nici o forță gravitațională sau vâscoasă de niciun fel.

Odată ce ați setat mișcarea în interiorul torului, va continua să se miște în interiorul său. Acum ia în considerare un curent de apă făcut să curgă în direcția opusă în interiorul torului. Dacă nu ați făcut niciun efort ( forță ) împotriva fluxului, veți opri în cele din urmă pierderea de energie la coliziunea cu moleculele de apă primite și veți continua mișcarea de-a lungul direcției fluxului de apă. Acest flux de apă poate să fie vizualizat ca un câmp de forță $ V = v (r) \ hat \ theta $ (încercați să aflați ce înseamnă termenii singuri). Luați în considerare, de asemenea, că aveți un motor de un fel care vă va ajuta să vă îndreptați împotriva fluxului Dacă îl porniți, lucrați împotriva curentului de apă sau câmpului de forță. Cu alte cuvinte cheltuiți energie. Acum gândiți-vă la ce se întâmplă când viteza curgerii apei este diferită în diferite $ \ theta $. Adică $ V = v (r, \ theta) \ hat {\ theta} $. Sugestie: Luați în considerare o funcție simplă și găsiți linia integral. În orice caz, fie cheltuiți energie (muncă pozitivă), fie câștigați energie (muncă negativă).

Amabilitatea imaginii : http://pages.vassar.edu/magnes/advanced-em/derek/

Munca este definită ca integrală de linie $ \ int \ mathbf {F} \ cdot \ mathbf {d \ ell} $. Forța asupra unui obiect poate fi o funcție a poziției sau a timpului și ar putea reprezenta forțe externe plasate pe sistem. Munca netă și totală se referă la același concept, suma tuturor lucrărilor efectuate pe un obiect.

Pentru exemplul dvs., nu puteți pur și simplu spuneți că munca este 0, deoarece obiectul revine la locația sa de plecare. Spuneți că obiectul dvs. este un bloc, inițial în repaus, pe care îl împing în jurul întregului cerc. Presupunând că nu aplic o forță pentru a opri blocul, acesta începe cu 0 energie cinetică și se termină cu o anumită energie cinetică $ K $. Ca $ W = \ Delta K $, am lucrat în mod clar la bloc.

Există un caz în care lucrarea realizată ar fi 0, care este dacă forța asupra obiectului ar fi conservatoare și exclusiv dependentă de poziție, ca un câmp gravitațional.

În ceea ce privește forța gravitațională, vom spunem că gravitaționalul funcționează asupra obiectului, oferindu-i energie cinetică. Munca pe care o face câmpul gravitațional este, prin conservare, exact egală cu cantitatea de energie potențială pe care o pierde.

Munca este egală cu forța înmulțită cu deplasarea. În ciuda acestei explicații aparent simple, există mai multe avertismente de care să ții cont:

1) Doar deplasarea care este paralelă cu forța de „rezistență” implicată, contribuie la funcționare. Astfel, dacă port un perforator prin sala de curs la viteză constantă și ignor accelerația t pălăria a fost implicată în atingerea vitezei constante, nu fac nicio lucrare asupra ei, deoarece forța de rezistență este gravitația, care acționează în jos și mișc perforatorul doar orizontal.

2) Dacă Glisez perforatorul orizontal peste biroul meu, lucrul este implicat, deoarece forța de rezistență este fricțiunea, care acționează orizontal, și deplasez perforatorul orizontal, care este paralel cu forța de rezistență.

3) Dacă împing perforatorul peste biroul meu cu o forță care este egală cu forța de frecare, nu există nici o forță netă pe perforatorul, care se va mișca la o viteză constantă. Fac o muncă pozitivă (împing în aceeași direcție cu deplasarea), iar fricțiunea face o muncă negativă. Acest lucru duce la conceptul de „muncă netă”, care este egal cu forța netă asupra obiectului înmulțită cu deplasarea sa. Dacă forța netă este zero, activitatea netă este zero.

4) Dacă pot găsi un birou fără frecare și să împing perforatorul, nu vor exista forțe disipative care să încerce să mă oprească. În acest caz, teorema muncii / energiei cinetice se aplică cu siguranță, iar munca pe care am pus-o în perforator va egala cu adevărat schimbarea sa în energia cinetică. Aceasta înseamnă că manualul dvs. a folosit o presupunere implicită de lipsă de forțe disipative (adică fricțiune) atunci când lucrarea a fost aplicată unui obiect.

5) Dacă împingeți un obiect într-un cerc pe o suprafață orizontală fără frecare nu vor exista forțe disipative implicate, iar când veți termina înapoi la punctul de plecare, deplasarea va fi zero și lucrarea va fi zero.

6) Dacă împingeți un obiect într-un cerc, la viteză constantă , pe o suprafață orizontală care este „aspră” (este implicată o frecare), va exista o muncă implicată tot timpul în jurul cercului pe măsură ce fricțiunea încearcă să te oprească. În acest caz, munca pozitivă pe care o faceți va fi potrivită cu munca negativă pe care o face fricțiunea. Munca netă va fi zero și toată munca pe care ați pus-o în acest experiment va încălzi suprafața biroului și obiectul pe care l-ați împins.

7) Dacă ridicați un obiect drept în sus, sunteți lucrând împotriva gravitației. Dacă atunci coborâți încet obiectul, gravitația lucrează împotriva dvs. Dacă obiectul ajunge la punctul său de plecare, lucrarea pozitivă și lucrarea negativă sunt egale, deci nu s-a făcut nici o muncă netă.

Noțiunea „normală” de lucru este adesea subtilă și substanțial diferită de definiția fizicii . Munca pozitivă, negativă, netă și zero, necesită o precizare foarte atentă a condițiilor în care a fost efectuată munca. Acest lucru înseamnă în mod natural că este puțin probabil să puteți citi o problemă care implică forțe și deplasare și să conectați imediat numerele într-o ecuație pentru a ajunge la un răspuns corect. Doar lucrând o varietate de probleme puteți obține intuiția de a ști ce ipoteze ascunse sunt conținute în enunțul problemei.

Încerc să merg la un nivel puțin de bază. Formula funcționează = Forța * Deplasarea funcționează numai dacă forța este constantă și nu își schimbă direcția sau magnitudinea. Când un obiect se mișcă în cerc, forța își schimbă continuu direcția. Deci, pentru a o calcula, trebuie să folosim integralul lui F cu dl, presupunând că forța rămâne constantă pentru o deplasare foarte scurtă dl. Și munca netă și munca totală sunt aceleași, doar două cuvinte diferite în limba engleză. De asemenea, dacă există o forță conservatoare în spațiu, munca realizată de că forța nu depinde de pe ce cale se deplasează obiectul. Depinde doar de deplasarea finală în direcția forței.

Comentarii

• Formula work = Force x Displacement funcționează numai dacă forța este constantă și nu își schimbă direcția sau magnitudinea . Această afirmație este absolut greșită . Munca efectuată în jurul oricărei bucle dintr-un câmp conservator $ F $ ($ \ bigtriangledown \ times F = 0 $) este 0. Câmpul constant este doar un caz special.
• Ați fi amabil să furnizați versiunea corectă din declarația mea?
• Vă rugăm să modificați răspunsul pentru a include formule matematice.