Почему количество передаваемой энергии зависит от расстояния, а не от времени? [дубликат]

Изменение энергии объекта можно определить по уравнению работы, где работа есть изменение энергии:

Вт "=" Ф ⋅ д

Я концептуализирую передачу энергии как просто серию небольших «пакетов» энергии, передаваемых на каждой планковской длине. Эти небольшие «пакеты» энергии составляют общую переданную энергию (т.е. работу). Я не уверен, что эта концепция верна, так что поправьте меня, если я ошибаюсь.

Однако это заставляет меня задаться вопросом, почему количество передаваемой энергии зависит от расстояния , а не от времени .

м 1 "=" 10   к г м 2 "=" 20   к г Вт 1 "=" ( 10   Н ) ⋅ ( 5   м ) "=" 50   Дж Вт 2 "=" ( 10   Н ) ⋅ ( 5   м ) "=" 50   Дж Вт 1 "=" Вт 2 т 1 ≠ т 2

Если я прикладываю к объекту постоянную силу , почему энергия не передается с постоянной скоростью во времени? Скорость передачи энергии варьируется в зависимости от того, сколько времени требуется для преодоления заданного расстояния.

Другими словами: почему энергия передается на единицу расстояния , а не на единицу времени ?

Энергия является сохраняемой величиной, и независимо от скорости ее передачи вас будет интересовать только разница между конечным состоянием и начальным состоянием. Мощность - это скорость передачи энергии.
Я, вероятно, использую терминологию отжима, чтобы описать свой вопрос. Я вижу, что могу получить скорость, с которой передается энергия, разделив работу на время, необходимое для перемещения объекта на заданное расстояние, но мне трудно понять, почему энергия поступает порционными пакетами, определяемыми расстоянием. То есть, что такого в природе вселенной, что вызывает это явление?
Вы имеете в виду квантование энергии??
Я вижу, что порции меняются в зависимости от времени, необходимого для путешествия на дальние расстояния, но я не понимаю, почему они меняются, если есть постоянная сила. Что такое квантование энергии?
@ProgrammingEnthusiast После быстрого поиска я действительно считаю, что имею в виду концепцию квантов. У меня было только ньютоновское образование в физике, так что, возможно, это могло быть источником моего замешательства.
Здесь действительно нет ничего квантового. Вы правы в том, что полезно думать об очень маленьком временном интервале, но нет причин считать его «планковским временем». Это может быть любой интервал времени, намного меньший временных масштабов эксперимента, временных масштабов порядка наносекунд было бы более чем достаточно. На самом деле это просто основная идея исчисления, обычно этот небольшой интервал времени называется д т .
Да, я думаю, что конкретное название интервала времени или расстояния, возможно, сбивает с толку, поскольку я на самом деле просто пытался концептуализировать бесконечно малый интервал, который вполне подходил бы для исчисления.
Для меня время — это выдумка, побочный эффект того, как материя взаимодействует со вселенной. Если бы мы все состояли из света, не было бы понятия времени. Пространство да, время нет.
Постоянная сила вызывает постоянное увеличение скорости. Но энергия пропорциональна квадрату скорости, поэтому с течением времени в единицу времени передается больше энергии.

Ответы (3)

Есть название количества Ф ⋅ т , это называется импульс. Импульс говорит вам, сколько импульса передается системе за данный интервал времени, если вы прикладываете постоянную силу, подобно тому, как работа говорит вам, сколько энергии передается за заданный интервал расстояния, если вы прикладываете постоянную силу.

Так в чем дело?

Второй закон Ньютона может быть выражен как

Ф "=" д п д т
где п "=" м в по-прежнему.

Таким образом, постоянная сила означает, что импульс вводится в систему с постоянной скоростью. Это то, что измеряет сила, скорость, с которой вы вводите импульс в систему.

Теперь, если у нас есть только кинетическая энергия, то п "=" 2 м Е "=" м в . Так...

Ф "=" г д т ( 2 м Е ) "=" 2 м 2 Е д Е д т "=" м п д Е д т "=" 1 в д Е д т "=" д т д Икс д Е д т "=" д Е д Икс

Как видите, дополнительный фактор скорости между энергией и импульсом имеет решающее значение. Этот фактор г Икс / г т преобразует производную по времени г п / г т к пространственной производной г Е / г Икс .

Внезапно я не могу придумать простую физическую причину разницы. Дело лишь в том, какие переменные удобнее, во многих задачах оказывается более осмысленным изучение того, как со временем изменяется импульс, а не энергия, и поэтому физика настроена на то, чтобы говорить о силах, измеряющих скорость изменения импульс, а не скорость изменения энергии. Одна из причин заключается в том, что импульс — это вектор, тогда как энергия — это скаляр, поэтому импульс содержит больше информации, и поэтому его полезнее отслеживать в целом.

Между прочим, скорость, с которой вы накачиваете энергию в систему, называется мощностью. Это связано с силой п "=" Ф ⋅ в (по крайней мере, за достаточно короткие промежутки времени, чтобы скорость не сильно изменилась).

Я думаю, ошибка в моей логике заключалась в том, что постоянная сила концептуализировалась как введение энергии с постоянной скоростью, тогда как на самом деле она вносила импульс с постоянной скоростью!
Точно. Это одна из тех тонких вещей, которые на самом деле не имеют интуитивного «непрофессионального» объяснения, вам действительно нужно взглянуть на формализм, чтобы понять, о какой энергии и импульсе вы говорите. Кроме того, меня заинтриговал тот факт, что сила измеряет пространственную производную энергии, которая сохраняется из-за симметрии переноса времени, и, наоборот, измеряет производную импульса по времени, сохраняющуюся благодаря пространственному переносу. Я не знаю, важно это или нет, но это поразительно, когда я снова просматриваю это.
Ваша математика верна? не так много объяснений того, что вы сделали, я предполагаю, что вы умножили на 1 на 2 м 2 Е д Е д т , но это было бы 2 м что было бы 2 м * 2 м 2 Е * 2 м , что тогда должно быть 2 м 2 2 м Е то есть 2 м 2 п
@hythis Вау, прошло много времени с тех пор, как я написал этот ответ! Я думаю, вы правы - теперь он выглядит лучше?
@Andrew Да, я думаю, это правильно

Оно может быть доставлено с постоянной скоростью, а может и нет, но формула должна основываться на расстоянии, потому что время не имеет ничего общего с силой. Чтобы переместить коробку из одной стороны комнаты в другую по прямой линии, требуется определенное усилие. Всегда потребуется такое количество силы, чтобы переместить его на это расстояние путем толкания. Что касается времени, вы можете применить силу одним длинным толчком через комнату, или вы можете толкнуть его наполовину, сделать перерыв и толкнуть другую половину. Дело в том, что если вы не робот, оснащенный датчиком силы на руках и способный регулировать свою силу и скорость движения, если есть удар или что-то еще, вы никогда не будете толкать с идеально постоянной скоростью. С другой стороны, если есть один и тот же пол и один и тот же ящик, для его перемещения всегда потребуется одна и та же сила. Время по самой своей природе непостоянно, и мы никогда не сможем идеально выполнять идеальные пакеты энергии с идеальной скоростью. Если бы люди могли так идеально двигаться, не было бы смысла в Олимпийских играх или других видах спорта.

Предположим, что энергия передается на расстояние d м за t сек, тогда энергия передается на расстояние 1 м за t/d сек. Это энергия, передаваемая на единицу длины.

Следовательно, скорость передачи энергии на единицу длины будет равна E*d/t.

Это ты ищешь? Я прав?

Почему количество передаваемой энергии зависит от расстояния, а не от времени? [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v