Почему определение работы включает перемещение?

Вт "=" ‖ Ф → ‖ ‖ Δ р → ‖ потому что ⁡ θ
Сила большей величины будет иметь большее влияние, чем сила меньшей величины, когда они имеют одинаковые θ ≠ π 2 . Кроме того, когда угол между вектором силы и вектором смещения ( θ ) меньше, влияние силы на движение объекта больше.
Но сила не имеет ничего общего с величиной смещения, так как силы являются генераторами ускорений, а не перемещений (сила может быть велика и θ может быть небольшим, но величина смещения все же мала), так почему же смещение участвует в определении работы?

Мне трудно найти объяснение, кроме как «потому что, если это действительно работает правильно в механике». Я чувствую, что правильный ответ обеспечит некоторый исторический контекст концепции работы.
Толкайте стену какое-то время, вы можете устать, но вы сделали какую-нибудь работу? (Строго: ваша сила проделала какую-нибудь работу на стене ?) Ничего не изменилось.
Мое предположение: все согласятся с тем, что работа требует энергии, поэтому единицы, которые будут реализованы в любом физическом определении, должны стремиться к тому, чтобы работа в конечном итоге превратилась в энергетическую сущность. Анализ размерностей показывает, что работа измеряется в джоулях или ньютон-метрах, где ньютон-метры представляют собой силу, умноженную на расстояние.
"...силы являются генераторами ускорений, а не перемещений" (??). Ускорение – это скорость изменения скорости. Скорость – это скорость изменения смещения. Следовательно, если силы «генерируют» ускорения, они также генерируют перемещения и именно так они выполняют работу.
@FGSUZ Я думаю, если вы посмотрите на мышцы, они сокращаются и расширяются во время этого процесса, и именно здесь выполняется работа.
@Bob хорошо, но смещение, которое происходит, когда сила действует на объект, может отличаться, когда постоянная сила действует на объект, имеющий начальную скорость, чем на объект, который не имеет начальной скорости, даже если θ в обоих случаях одинакова (и поэтому работа может различаться), но ускорения в обоих случаях равны.
@Muhammad Хорошо, но в чем проблема? Если на каждый объект в течение одинакового времени действует одна и та же сила, то суммарное изменение скорости будет одинаковым, но изменение кинетической энергии будет больше для движущегося тела, так как кинетическая энергия растет быстрее, чем скорость ( К "=" 1 2 м в 2 , после всего). Это согласуется с приведенным выше определением, поскольку даже при том, что силы одинаковы, перемещение, к которому приложена сила, больше для движущегося объекта.
@Muhammad Да, смещение отличается, но это только смещение, связанное с силой, которая производит работу. Таким образом, при расчете работы вы можете пренебречь смещением из-за постоянной скорости.
@jim Мы должны перейти к чату. Это распространенное заблуждение, когда речь идет о работе. Мы всегда должны добавлять фамилии: выполненная работа, одной силой и на определенном объекте . Конечно, ваши внутренние механизмы работают, но не на стене, а на вас, так что это не относится к рассматриваемой системе.

Ответы (2)

Работа — это мера того, сколько энергии добавляется к механической системе. Рассмотрим объект, изначально покоящийся на поверхности без трения, например шайбу для аэрохоккея на столе для аэрохоккея. Кроме того, рассмотрите толкание с постоянной горизонтальной силой Ф начиная со времени т 0 . Для простоты мы предполагаем здесь, что θ "=" 0 . Если приложить силу до тех пор, пока шайба в аэрохоккее не пройдет расстояние Икс , конечная кинетическая энергия после приложения силы будет Е "=" Ф Икс . В частности, чем больше расстояние, на котором действует сила, тем больше будет кинетическая энергия хоккейной шайбы после завершения периода приложения силы.

Рассмотрим два предела. Если хоккейную шайбу толкнуть на бесконечное расстояние, то ее скорость приблизится к бесконечности. Если хоккейную шайбу толкнуть на нулевое расстояние, скорость будет равна нулю.

Работа есть мера энергии. Теперь вы понимаете, почему смещение важно для определения работы?

Просто предложение, но вы можете сказать «добавляет или удаляет из механической системы», поскольку работа может быть положительной или отрицательной. Я бы также не стал ограничивать его механическими системами (хотя я понимаю, что речь идет о механике), поскольку он также применим к работе в области электричества.

Самое простое определение работы таково: работа — это количество энергии, которое сила передает между объектами . Определение работы «сила, умноженная на расстояние» следует как прямое следствие этого определения, потому что оказывается, что невозможно передать энергию объекту, не перемещая ни самого объекта, ни обхода его внутренних степеней свободы.

Если вы передаете энергию блоку, то этот блок должен получить какую-то энергию:

  • Если он получает кинетическую энергию, то начинает двигаться быстрее, и представление о том, что сила, приложенная на расстоянии, увеличивает энергию, имеет смысл.
  • Если он получает какую-то потенциальную энергию, то конфигурация вовлеченных объектов должна измениться, что подразумевает изменение положения.
  • Если он приобретает тепловую энергию, то внутренние степени свободы (например, атомы в решетке твердого тела) приобретают кинетическую энергию, поэтому они движутся быстрее под действием различных равнодействующих сил начальной силы, распространяющейся через решетку (и при этом они изменяют свое среднеквадратичное смещение от равновесия в узлах решетки).
  • Если он сжимается или растягивается, то атомы в решетке приобретают электрическую потенциальную энергию, что влечет за собой деформацию решетки и, следовательно, изменение положения. Во всех случаях смещение необходимо для того, чтобы блок получил энергию, поэтому определение «сила, умноженная на смещение» имеет смысл.

Даже диссипативные силы по-прежнему следуют этому определению:

  • Если он теряет энергию на сопротивление воздуха, то он увеличивает кинетическую энергию внутренних степеней свободы воздуха (в данном случае молекул, которые сталкиваются с блоком.
  • Если он теряет энергию из-за электромагнитного излучения, то это излучение создается за счет уменьшения кинетической энергии внутренних степеней свободы (зарядов в решетке блока).

Следовательно, если нет смещения ни в объекте, ни во внутренних степенях свободы объекта, то не может быть передачи энергии и, следовательно, не может быть совершена работа.

Почему определение работы включает перемещение?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v