Потенциальная энергия и теорема о работе энергии

Так что название немного неуместно. И мне трудно думать, как описать мои сомнения , но я постараюсь изо всех сил. Извините, если это расплывчато, дайте мне знать в комментариях.

Итак, я только что закончил читать теорему об энергии работы и перешел к концепции потенциальной энергии (которую моя книга объясняет плохо, или я что-то упускаю).

Я понимаю, что по теореме об энергии работы изменение кинетической энергии тела - это работа, совершаемая внешней силой над телом. ✓ Понятно, изменение кинетической энергии тела равно работе равнодействующей силы

Поэтому я перешел к потенциальной энергии, где моя книга пытается объяснить вещи, начиная с примера, в котором мы поднимаем книгу массы. м выполняя работу м г час на нем, где час это высота, на которую он поднят.
Мое первое сомнение в том, что сила, которую мы применили, м г (равная силе притяжения по величине, но противоположная по направлению), результирующая сила, действующая на книгу, равна 0. Поскольку результирующая сила равна нулю, работа, совершаемая равнодействующей силой над книгой, должна быть равна 0, и должна быть без изменения кинетической энергии.

Во-вторых, сила, совершаемая нами (внешняя сила), направлена ​​в направлении перемещения, совершаемая работа положительна, и поэтому изменение кинетической энергии должно быть положительным (по теореме о работе?)

Что я путаю? Смешивание двух понятий (теорема о потенциальной энергии и рабочей энергии)? Но после проделанной работы увеличивается потенциальная энергия, а не кинетическая? Что я путаю?

Редактировать

Таким образом, данные ответы помогли мне понять, где я ошибался (несколько). Изменение кинетической энергии частицы равно работе, совершаемой над ней суммарной внешней силой (если частица представляет собой систему).

Теперь у меня возникли проблемы с интерпретацией теоремы о работе энергии для системы частиц. Книга объясняет это, рассматривая систему двух зарядов (один положительный и один отрицательный, притягивающие друг друга). В нем говорится:

Вследствие взаимного притяжения частицы ускоряются навстречу друг другу и кинетическая энергия системы увеличивается.

Во-первых, как мы можем считать то, что не фиксировано, нашей системой (заряды двигаются...).

Во-вторых, на систему не действует результирующая сила, так как кинетическая энергия даже увеличивается.

PS: я все еще не совсем понимаю потенциальную энергию. Перед тем, как начать мою книгу о потенциальной энергии, я продолжаю говорить о теореме о работе энергии для системы частиц, и именно здесь я сейчас запутался.

Следует отметить одну вещь: если ваша система деформируема и имеет потенциальную энергию , теорема о работе и кинетической энергии неприменима.
Вероятно, лучше ограничить теорему о работе-энергии одной частицей или твердым телом. Однако вы можете использовать идею о том, что внешняя работа, совершаемая над системой, равна изменению кинетической энергии плюс изменение потенциальной энергии. в вашем случае с двумя зарядами нет внешних сил, поэтому выполненная внешняя работа равна нулю. Система начинается без кинетической энергии и некоторой электрической потенциальной энергии. Чуть позже система (заряды) имеет некоторую кинетическую энергию и меньшую электрическую потенциальную энергию. сумма изменения КЭ (положительного) и изменения электрической потенциальной энергии (отрицательного) равна нулю.
Для одного из зарядов как системы работа внешней силы совершается за счет другого заряда, что приводит к увеличению кинетической энергии заряда.
@Farcher То есть вы хотите сказать, что теорема о работе энергии не верна для системы частиц?
Можно, но тогда вам нужно учитывать внутреннюю работу, а также внешнюю работу. Поэтому даже при отсутствии внешних сил кинетическая энергия частей системы может возрастать. Часто рассматривают суммирование изменений кинетической энергии и потенциальной энергии системы. В термодинамике это называется внутренней энергией системы, а изменение внутренней энергии приравнивается к работе, совершаемой системой, и подводу тепла к системе.
@Farcher Вот почему в конце концов была придумана концепция потенциальной энергии. Из-за способности системы частиц совершать работу даже в отсутствие внешней силы.

Ответы (3)

Первое, что вы должны сделать, это определить вашу систему.
Если система представляет собой только книгу, то внешние силы, действующие на книгу, — это сила, которую вы оказываете на книгу, и гравитационное притяжение книги со стороны Земли.
Если книга начинается и заканчивается в состоянии покоя, то кинетическая энергия не меняется.
Работа, совершаемая вами над книгой, положительна, поскольку направление силы, действующей на книгу, совпадает с направлением перемещения книги.
Работа силы тяжести, совершаемая Землей, отрицательна, потому что сила тяжести действует в направлении, противоположном смещению книги.

Если две внешние силы равны по величине и противоположны по направлению, то чистая работа, совершаемая над книгой, равна нулю (равна изменению кинетической энергии).
Конечно, можно было бы предположить, что чистая внешняя сила, действующая на книгу, равна нулю, поэтому чистая работа, совершаемая внешними силами над книгой, равна нулю.

Нет упоминания о потенциальной гравитационной энергии, потому что это энергия, связанная с книгой и Землей как системой.
Итак, теперь давайте рассмотрим эту систему книги и Земли.
Внешняя сила теперь является силой, которую вы прикладываете к книге.
Сила, с которой Земля действует на книгу, является внутренней силой, а ее третий закон Ньютона — это сила, с которой книга действует на Землю.
Когда вы совершаете положительную работу, разделяющую книгу и Землю, эта работа увеличивает гравитационную потенциальную энергию системы книга-Земля.

Если вы отпустите книгу, расстояние между книгой и Землей уменьшится, и гравитационная потенциальная энергия системы уменьшится.
Тогда книга (и Земля) будет иметь кинетическую энергию.
Обычно учитывают только движение и кинетическую энергию книги, поскольку масса Земли намного больше массы книги.
Это приводит к тому, что скорость и кинетическая энергия Земли намного меньше, чем у книги.

Что такое система на самом деле? Я знаю, как это определяется в книгах: «часть рассматриваемой сборки». Но его физическое значение?
Это способ установить границу и уменьшить то, на что смотрят. Часто это облегчает анализ ситуаций. Теорема о работе и энергии, описанная в вашем вопросе, является примером этого. Вы определяете систему, а затем нужно учитывать только одну группу сил — внешние.
я отредактировал свой вопрос

Первый вопрос

Кинетическая энергия не изменится, если вы приложите силу, равную мг, книга будет двигаться с конечно малой скоростью, но если вы приложите F>mg, тогда будет кинетическая энергия.

Второй вопрос да, если F> мг, то КЕ положительный

Я надеюсь, ты понял это сейчас

Ваше первое сомнение верно! Поскольку на объект, поднимаемый в гравитационном поле, нет результирующей силы, он не испытывает никакого ускорения, и, следовательно, его скорость и кинетическая энергия останутся неизменными.

Теорема об энергии работы, изложенная в предыдущей части вашего поста, немного неверна. Вам необходимо сделать следующее дополнение: «...по теореме об энергии работы изменение кинетической энергии тела есть работа, совершаемая внешней результирующей силой, действующей на тело».

Другими словами, теорема об энергии работы, которую вы изложили, работает только в том случае, если сила, приложенная (вами), является единственной силой, действующей на тело!

Когда вы поднимаете объект (используя внешнюю силу), равную и противоположную гравитационной силе (предполагается, что она постоянная = mgh), результирующая сила равна нулю, и, следовательно, мы не обнаруживаем изменений в кинетической энергии.

Так почему же Потенциальная Энергия увеличивается? Потенциал скважины – это по определению способность выполнять работу. Теперь, используя теорему об энергии работы, если вы прекратите прилагать силу к объекту, он начнет ускоряться вниз. Это потому, что на этот раз у него будет результирующая сила, направленная вниз, которая будет совершать работу над объектом и, таким образом (используя теорему об энергии работы) увеличивать его кинетическую энергию.

Все еще в замешательстве. Понял все, кроме последнего абзаца. Думаю, у меня проблемы с определением потенциальной энергии. Я видел книги, где они упоминают внутренние силы и внешние силы, определяя их. И я видел книги, в которых они не упоминают ни то, ни другое, определяя это. Проблема в том, что я видел оба. Так что это просто не имеет никакого смысла (концепция потенциальной энергии). Если не сложно, можно поподробнее? По потенциальной энергии? Спасибо
Потенциальная энергия и теорема о работе энергии
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v