Концептуальный вопрос о работе и потенциальной энергии

Вот несколько моментов, о которых следует помнить:

1. Потенциальная энергия всегда описывается как потенциальная энергия системы. Например, гравитационная потенциальная энергия системы Земля-Луна принадлежит системе в целом, а не Земле или Луне по отдельности. Итак, для вашего примера, если вы, например, бросаете кирпич вверх, это будет потенциал системы кирпич-Земля.
2. Теорема о работе-энергии может быть записана (в терминах консервативных, неконсервативных и других внешних сил) как:

$$W_{tot}=W_{cons}+W_{non-cons}+W_{ext}=\Delta K = K_{f}-K_{i}$$

Но для консервативной силы определение соответствующей потенциальной энергии таково:

$$W_{cons} = -\Delta U = -(U_{f}-U_{i})$$

и поэтому наше предыдущее уравнение становится:

$$\begin{align*} W_{tot}=W_{cons}+W_{non-cons}+W_{ext}&=\Delta K = K_{f}-K_{i}\\ -(U_{f}-U_{i})+W_{non-cons}+W_{ext}&=\Delta K = K_{f}-K_{i}\\ K_{i}+U_{i}+W_{non-cons}+W_{ext}&= K_{f}+U_{f} \end{align*}$$ Если внешние силы или неконсервативные силы отсутствуют, то: $$K_{i}+U_{i} = K_{f}+U_{f}$$ Итак, мы видим, что мы можем либо использовать концепцию работы, совершаемой гравитацией, ЛИБО мы можем использовать концепцию гравитационной потенциальной энергии. Но мы не хотим делать и то, и другое одновременно, так как тогда мы дважды учтем влияние гравитации.

Энергия исходит от химической энергии, хранящейся в мышцах ваших рук. Но ...

Вы должны быть осторожны, когда говорите, что сетевая работа равна нулю. Вы должны убедиться, что ваша система четко определена, чтобы вы знали, что находится в вашей системе, а что снаружи. Затем вы должны определить, какая работа является внутренней, а какая — внешней, а какая равна нулю.

Один из способов определить систему в вашем случае — сказать, что Земля и ведро находятся внутри системы, а все остальное — снаружи. Тогда веревка (а не вы ) работает в системе. Эта работа является внешней работой... она приходит в систему извне.

Так что работа, проделанная над системой на этом рисунке, не равна нулю.

Вы также можете проанализировать систему, состоящую из Земли, ведра, веревки и вас. Этот случай более сложен, потому что 1.) теперь у вас есть устройство хранения энергии (вы) в системе, и 2.) вы деформируемы, и 3.) сила, создаваемая вашими мышцами, не является консервативной. Тем не менее в этом случае полная внутренняя работа действительно равна нулю. Энергия поступает из химической энергии в ваших мышцах.

Человек совершает работу над ведром, поднимая его против силы тяжести . ($W = mgh$).

Рассмотрим определение работы.$W = Fx$(постоянная сила). С$F_{weight} = mg$, затем$W = mgh$.

Используете ли вы большую силу, чтобы быстро дернуть ковш вверх, или вы используете небольшую силу, чтобы медленно поднять ковш, до тех пор, пока его начальное и конечное положение и скорости одинаковы, работа, выполняемая над ковшом, будет одинаковой. Неважно, какую силу вы прикладываете для подъема массы, все, что имеет значение, это расстояние, на которое поднимается масса , а также сила тяжести, мг. Проделанная работа проста$W=mgh$. Дополнительные пояснения можно найти здесь. https://физика.stackexchange.com/a/135194/59969