Как может двигаться объект с нулевым ускорением?

Если человек двигает брусок так, что сумма действующих на него сил равна нулю, то как он вообще может его двигать?

Рассмотрим человека, толкающего деревянный брусок по поверхности с трением, где сила трения (сила, пропорциональная скорости бруска) точно компенсирует толкающую силу человека.

Силы складываются до нуля, поэтому блок не ускоряется. Однако, чтобы сумма сил равнялась нулю, блок должен двигаться .

В этом дополнении рассматривается (последняя) отредактированная версия вопроса:

Первый выполняет работу в два раза быстрее, чем второй. Выполнил ли один из рабочих больше работы, чем другой?

Во-первых, давайте проигнорируем ускорения в начале и в конце.

Работа есть сила через расстояние. Кирпич, поднимаемый с постоянной скоростью против силы тяжести на заданную высоту, требует от рабочего выполнения определенной работы независимо от времени, затрачиваемого на подъем .

Итак, сравнивая объем работы, совершаемой при движении кирпичей с постоянной скоростью, разницы нет.

Однако есть разница в мощности , поскольку мощность - это скорость , с которой выполняется работа.

Если тот же объем работы выполняется за половину времени, соответствующая мощность удваивается . Один рабочий работает в два раза больше, чем другой.

Теперь посмотрим на ускорения. Чтобы начать движение кирпича, рабочий должен совершить работу над кирпичом, чтобы кирпич приобрел кинетическую энергию.

Но чтобы остановить движение кирпича, необходимо, чтобы кирпич совершил работу над рабочим, так что кирпич потерял эту кинетическую энергию.

Таким образом, работа, связанная с ускорениями (в идеале), отменяется и не учитывается в этом расчете.

Давайте свяжем это вместе с вашим исходным вопросом:

Как может двигаться объект с нулевым ускорением?

Ясно, что в этой задаче каждый кирпич покоится, затем кратковременно ускоряется до некоторой скорости, движется с этой скоростью некоторое расстояние, а затем кратковременно замедляется до состояния покоя.

На участке, на котором кирпич движется вверх с постоянной скоростью, рабочий создает силу, которая уравновешивает силу тяжести. Импульс кирпича постоянен, так как результирующая сила, действующая на кирпич, равна нулю.

Но кирпич движется вверх из-за кратковременного ускорения, где он набирает импульс и кинетическую энергию.

Я решил много таких проблем. Это не совсем гипотетически , но вопрос подразумевает, что вы пренебрегаете начальным ускорением.

Вы правы: если объект покоится, а вы заставляете его двигаться, вы, должно быть, создали ускорение . Однако подумайте об этом так:
блок лежит на земле, и вы начинаете очень медленно его поднимать . Вы производите ускорение, но это ускорение очень мало. На самом деле вы делаете это, создавая восходящую силу, которая больше, чем вес тела, но лишь немного больше. Достаточно, чтобы создать крошечную результирующую силу вверх, которая, в свою очередь, создает это крошечное ускорение.

Здесь$dF$это та крошечная дополнительная сила, которую вы дали телу.

Теперь, если у вас есть желаемая постоянная скорость (это будет очень маленькая скорость - вы можете подумать, почему? ) - как вы сами сказали:

векторная сумма действующих на него сил равна нулю.

Следовательно, в тот момент, когда вы достигнете желаемой скорости, сила, которую вы приложите к телу, будет равна его весу ($=mg$) .

Итак, пока вы не применяете эту силу$mg$вверх тело будет двигаться с постоянной скоростью вверх.

Это будет продолжаться до тех пор, пока вы не захотите, чтобы это прекратилось. В этот момент вам придется уменьшить силу, которую вы применяете, на небольшую величину. У вас будет чистая нисходящая сила, и блок в конечном итоге остановится. Обратите внимание, что это замедление также будет очень небольшим.

Подобные вопросы требуют, чтобы вы пренебрегли этими начальными и конечными ускорениями — они хотят, чтобы вы считали их настолько малыми, что ими можно пренебречь. Почему? Это потому, что тогда у вас не было бы никаких изменений в кинетической энергии.

Обратите внимание, что даже если вы быстро переместите блок (покоящийся на земле) на некоторую высоту в воздухе и внезапно остановите его, ваши начальная и конечная кинетическая энергия будут одинаковыми ($=0$), то есть:

но ваша Кинетическая Энергия значительно увеличивалась и уменьшалась, а затем возвращалась к$0$после того, как он снова находится в состоянии покоя. Ваша кинетическая энергия не будет постоянной на протяжении всего путешествия, т.е.:

Причина, по которой мы хотим, чтобы Кинетическая Энергия была постоянной повсюду, заключается в следующем: если бы это было не так, то существует возможность потери этой энергии в виде тепла, звука и т. д. при ее увеличении или уменьшении.

Вот почему они сказали «постоянная скорость» и именно так они намереваются подразумевать постоянную скорость — воображая, что начальная и конечная скорости настолько малы, что ими можно пренебречь.

$P.S:$Мы обычно пренебрегаем сопротивлением воздуха при таких малых скоростях - оно вряд ли играет роль. (Однако, если бы мы говорили о машине или о чем-то еще, мы не могли бы это проигнорировать!)

$P.P.S:$Независимо от гипотетичности суммы (это слово? xD) каков был ваш ответ? :)

Первоначально необходимо приложить небольшую силу, чтобы получить желаемую скорость, но этой небольшой силой пренебрегают, и мы начинаем наше наблюдение после того, как тело приобретет скорость и сила устранена.

Сумма сил равна нулю, ускорение равно нулю. Если это так началось, конечно, это не сдвинется с места. Но изначально кто-то/что-то подтолкнуло его - силы не уравновешивались, ускоряя блок до тех пор, пока не была достигнута некоторая желаемая скорость, а затем корректировали силы до нуля.

Суть этой проблемы в том, что два человека могут выполнять один и тот же объем работы, даже если они применяют разную силу. Применение большей мощности сократит время, необходимое для выполнения определенного объема работы.

Возможно ли иметь скорость без одновременного ускорения (относительно). Ускорение измеряет изменение скорости с течением времени. Измерение изменения во времени — очень распространенная задача в физике. Например, скорость сама по себе измеряет изменение положения во времени. Можно иметь положение без скорости (условно говоря). Однако невозможно достичь положения без скорости. То же самое верно для ускорения и скорости. Невозможно достичь скорости без ускорения.

Лучше задать вопрос: возможно ли иметь скорость без предварительного ускорения. Ответ - нет. В какой-то момент должно было произойти ускорение (если есть скорость). Этот вопрос гипотетический. Чтобы придать ящику начальную скорость, рабочий должен приложить к ящику большую силу, чем сила тяжести. Однако для того, чтобы ящик имел постоянную скорость на протяжении всей задачи, рабочему нужно было бы применить бесконечное ускорение в течение 0 секунд только для того, чтобы начать. Итак, хотя эта проблема, по-видимому, имеет дело с сокрушительными силами космоса, я уверен, что она предназначалась только для того, чтобы представить упрощенный сценарий (без проблем с ускорением) с простым решением.

Смотрите, пока существует гравитация, есть сила, которая разрушит силу, создаваемую гравитацией, и, таким образом, висит или движется вверх. Но как насчет закона, где F=ma Как я уже сказал, вы должны быть в месте, где нет ни гравитации, ни сопротивления для вас. a равно нулю Но если я ничего не почувствую, как говорят цифры Нет, вы бы не почувствовали.. Итак, если вы посмотрите на двух рабочих во время ухода в этой пропорции, да, они не почувствуют ничего, кроме того, что ваши мышечные клетки сокращаются с, к несчастью, непостоянной скоростью. .. Но, глядя на начало, вам на самом деле нужна сила .... вы начинаете со скоростью, чтобы удерживать камень, но скорость блока, по вашему мнению, равна нулю, это на самом деле скорость, с которой вы двигаете рукой .. ваша рука сталкивается с блоком, появляется ускорение, как будто ваша скорость остается постоянной ... как здесь, на земле, где спидометр автомобиля показывает 80, но есть ускорение, чтобы 80 оставалось как есть Но по второму вопросу. Будет ли, как мы доказали, тогда существует начальная сила, и по мере того, как время выполняемой работы изменяется, скорость должна изменяться, чтобы расстояние оставалось постоянным, поэтому начальная сила, которую мы доказали, изменяется. Nb: этот ответ не является профессиональным, так как я еще не изучал даже законы Ньютона, но ответ соответствует закону, который вы дали, и Ньютон, я думаю, был математически прав. Будет ли, как мы доказали, тогда существует начальная сила, и по мере того, как время выполняемой работы изменяется, скорость должна изменяться, чтобы расстояние оставалось постоянным, поэтому начальная сила, которую мы доказали, изменяется. Nb: этот ответ не является профессиональным, так как я еще не изучал даже законы Ньютона, но ответ соответствует закону, который вы дали, и Ньютон, я думаю, был математически прав. Будет ли, как мы доказали, тогда существует начальная сила, и по мере того, как время выполняемой работы изменяется, скорость должна изменяться, чтобы расстояние оставалось постоянным, поэтому начальная сила, которую мы доказали, изменяется. Nb: этот ответ не является профессиональным, так как я еще не изучал даже законы Ньютона, но ответ соответствует закону, который вы дали, и Ньютон, я думаю, был математически прав.