Почему потенциальная энергия любого тела не равна 0

Рассмотрим частицу на земле. Эта частица поднимается силой величины м г на высоту час выше земли. В этот момент работа, совершаемая силой над частицей, равна м г час , что равно потенциальной энергии частицы. Но в этот период на частицу действует и сила тяжести, которая смещается час , а также произведение − м г час на частицу. Разве они не должны сокращаться, и над частицей не должна совершаться результирующая работа?

Если они не сокращаются, то куда делась энергия, полученная в результате работы силы тяжести?

Обратите внимание, что работа является скалярной величиной. Будут ли применяться законы сложения векторов? :)
Обратите внимание, что определение работы Вт "=" ∫ γ Ф ⋅ д р зависит от того, какая сила Ф это относится, например, к силе гравитации, силе трения, результирующей силе и т. д. Потенциальная энергия гравитации по определению относится только к работе силы гравитации, а не к какой-либо другой силе.
@Qmechanic: Не могли бы вы уточнить?
@mikhailcazi: я не верю, что использовал сложение векторов.
@ Джерард, ваши рассуждения о том, что одна сила производит работу в определенном направлении, а другая противоположная сила производит противоположную работу, заставляя их отменяться, являются своего рода векторным сложением, не так ли? Кроме того, QMechanic прав. Работа для каждой силы отдельная, ее нельзя добавить. :/
@mikhailcazi: Но тогда зачем мы добавляем проделанную работу, когда задействовано трение (например). Например, если я толкну блок на поверхность с силой Ф на расстоянии С , с силой трения ф , энергия, которой обладает тело в конце, равна Ф С − ф С .
При этом рассчитывается изменение энергии ; это не совсем сетевая работа. Если вы помните теорему о работе-энергии: Вт с о н с е р в а т я в е + Вт н о н − с о н с е р в а т я в е + Вт о т час е р "=" Δ К . Е .

Ответы (1)

Подумайте о теореме о работе и кинетической энергии, которая утверждает, что чистая работа, совершаемая над объектом, равна изменению его кинетической энергии:

Вт н е т "=" Δ К Е .

Вы правы, что при подъеме предмета массы м по высоте час , в однородном гравитационном поле работа, которую вы совершаете, равна Вт у о ты "=" м г час (предполагая, как вы сказали, что вы применяете силу м г ), и для того же перемещения работа силы тяжести равна Вт г р а в "=" − м г час . Тот факт, что эти два сокращаются ( Вт н е т "=" Вт у о ты + Вт г р а в "=" 0 ) означает, что изменение кинетической энергии тела после подъема равно 0 . Таким образом, работа, проделанная гравитацией, пошла на высасывание энергии из объекта, который вы добавляли, тем самым преобразовывая его в гравитационную потенциальную энергию. (Если бы его не высосало, то объект получил бы кинетическую энергию — просто представьте себе случай, когда вы прикладываете к объекту ту же силу, что и при его подъеме, но на этот раз гравитационного поля нет. Тогда, так как в этом случае на объект будет действовать результирующая сила (или результирующая работа будет совершена (вами)), КЭ объекта увеличится.) Между тем, изменение гравитационной потенциальной энергии объекта равно Δ U "=" − Вт г р а в .

Итак, подытоживая, вы совершаете положительную работу над объектом, поднимая его. Обычно эта работа приводит к увеличению КЭ объекта. Однако в этом случае гравитация одновременно совершает отрицательную работу, поэтому работа, которую вы выполняете, заключается в преобразовании гравитации в потенциальную энергию. Сетевая работа не выполняется, поэтому объект не имеет KE после подъема.

Отличный ответ. Просто чтобы уточнить, каково точное определение «поля» (магнитные поля, гравитационные поля и т. д.)? Если мы толкаем объект по шероховатой поверхности, сила трения совершает отрицательную работу, высасывая кинетическую энергию. Но он также производит тепло, чего не делает гравитация. Я предполагаю, что это потому, что объект получает потенциальную энергию. Но когда именно появляется эта потенциальная энергия?
Поле (в физике) — это величина, имеющая значение в каждой точке пространства. Вы можете иметь векторное поле, температурное (скалярное) поле и т. д. Связь между полем и потенциальной энергией заключается в том, что поля, связанные с консервативными силами, могут быть записаны как градиент некоторой физической величины (например, гравитационного потенциала) и если вы выполняете линейный интеграл в этих полях (например, вычисляете проделанную работу), результат зависит только от начальной и конечной точек. Гравитационные поля консервативны, а магнитные поля, например, нет. Работа, совершаемая трением, зависит от пути, поэтому она не является консервативной.
Итак, магнитные поля не являются консервативными, потому что их нельзя записать в виде градиента, верно? У них вообще разная форма.
Вы можете определить потенциальную энергию для консервативных сил/полей, но не для неконсервативных сил, таких как трение. Таким образом, в случае (консервативного) гравитационного поля потенциальная энергия возникает благодаря тому факту, что гравитация является консервативным силовым/векторным полем (так определяется потенциальная энергия). Всякий раз, когда консервативное поле совершает +/- работу над объектом, потенциальная энергия этого объекта изменяется. Когда работает неконсервативная сила, такая как трение, эта энергия переходит в тепло, как вы сказали в комментарии выше.
Правильно, магнитные поля нельзя записать в виде градиента. Вместо этого их можно записать в виде завитка.
@MikeBell Утверждение типа «Между тем, изменение гравитационной потенциальной энергии Д е л т а U "=" − Вт \rn г р а в может ввести в заблуждение, поскольку объект сам по себе не может быть хранилищем гравитационной потенциальной энергии. Вам нужно иметь Землю и объект как систему.
Почему потенциальная энергия любого тела не равна 0
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v