Путаница в отношении сохранения энергии при анализе этого эксперимента

Видео здесь показывает четкую демонстрацию сохранения углового момента. Учитывая, что эксперимент проводится в изолированной системе, вот что я думаю:

Вращающееся колесо велосипеда продолжает (если нет трения) иметь одинаковую кинетическую энергию вращения в течение всего эксперимента. Когда парень на видео начинает вращаться, дополнительная кинетическая энергия вращения должна исходить от парня, другого выхода нет, если нужно сохранить полную энергию. Парень использует энергию не только для того, чтобы крутить колесо, но и для того, чтобы заставить себя вращаться. Куда девается вращательная кинетическая энергия вращающегося парня, когда он прекращает вращение? Она не преобразуется в новую кинетическую энергию. Он не превращается в потенциальную энергию. Таким образом, он может быть преобразован в тепло только в том случае, если необходимо сохранить полную энергию.

Это означало бы, что парень должен использовать меньше энергии, чтобы снова перевернуть колесо, чем он использовал, чтобы перевернуть колесо в первый раз, чтобы сохранить энергию. Потому что, если он использовал энергию, чтобы остановить собственное вращение, мы не можем сказать, что вся кинетическая энергия вращения парня на поворотном столе превращается в тепло.

Тем не менее, парень, который тратит больше энергии, чтобы перевернуть колесо в первый раз, и меньше энергии, чтобы перевернуть колесо во второй раз, кажется мне странным. Он все еще должен использовать энергию не только для того, чтобы снова перевернуть колесо, но и для создания противодействующей силы, которая останавливает поворотный круг. В целом было бы разумно, если бы ему приходилось использовать одно и то же количество энергии каждый раз, когда он переворачивает колесо, независимо от того, в каком направлении, и в результате этого не выделяется тепло в качестве объяснения того, где кинетическая энергия вращения колеса. парень на вертушке уходит, когда он перестает вращаться. Теперь объяснение состоит в том, что он использует энергию, чтобы остановить собственное вращение.

Если бы в начале эксперимента колесо вращающегося велосипеда вращалось в противоположном направлении, ему также пришлось бы вкладывать энергию в то, чтобы заставить себя вращаться. Так почему же это будет по-другому, если снова перевернуть колесо? Энергия используется, чтобы заставить поворотный стол вращаться в противоположном направлении, что приводит к остановке поворотного стола.

Если это правда, во что я пока верю, и он действительно использует энергию, чтобы заставить исчезнуть кинетическую энергию вращения, это должно привести к потере энергии в изолированной системе.

Например, если потенциальная энергия пружины преобразуется в ускорение массы, энергия сохраняется. Но если потенциальная энергия пружины преобразуется в замедление массы (даже то, что это трудно себе представить), то энергия не сохраняется, потому что и потенциальная энергия пружины, и кинетическая энергия затормозившейся массы теряется из системы навсегда.

Итак, если мой вывод верен, выполнение этого эксперимента снова и снова в теплоизолированной комнате приведет к падению температуры в комнате, потому что общая энергия в комнате уменьшится.

Если провести два эксперимента рядом, любые кручения на Земле компенсируют друг друга, поэтому нам не нужно включать это в расчет полной энергии изолированной системы.

Ответы (1)

дополнительная кинетическая энергия вращения должна исходить от оттяжки,

Правильный. Этот парень — источник энергии, и каждый раз, когда он что-то делает, его мышцы вливают в систему больше энергии. Часть ее остается там в виде кинетической энергии, а часть рассеивается в виде тепла. Энергосбережения НЕТ, так как в системе есть активный источник питания.

Тем не менее, парень, который тратит больше энергии на то, чтобы перевернуть колесо в первый раз, и меньше энергии, чтобы перевернуть колесо во второй раз, кажется мне странным. Он все еще должен использовать энергию не только для того, чтобы снова перевернуть колесо, но и для создания противодействующей силы, которая останавливает поворотный стол.

Здесь действуют две силы. При первом повороте требуется усилие, необходимое для поворота колеса, и усилие, необходимое для ускорения оттяжки. В точке приложения силы эти силы направлены в одном направлении, поэтому энергии складываются. На втором повороте усилие, замедляющее оттяжку и поворачивающее колесо, направлено в противоположные стороны, т.е. общая требуемая сила меньше, и потребляемая энергия также меньше.

Итак, если мой вывод верен, выполнение этого эксперимента снова и снова в теплоизолированной комнате приведет к падению температуры в комнате, потому что общая энергия в комнате уменьшится.

Нет. Назовем энергию, необходимую для поворота колеса Е Вт и энергия вращения парня Е р . Энергии, потребляемые в первом и втором обороте, тогда равны

Е 1 "=" Е Вт + Е р
Е 2 "=" Е Вт Е р

Таким образом, полная энергия за один полный цикл равна Е 1 + Е 2 "=" 2 Е Вт . Энергия потребляется и превращается в тепло. Энергия исходит от мышц парня, и он получил ее в виде химической энергии от пищи, которую он съел некоторое время назад. Температура в комнате повысится

Спасибо. Как насчет моего главного? «Он все еще должен использовать энергию не только для того, чтобы снова перевернуть колесо, но и для создания противодействующей силы, которая останавливает поворотный стол от вращения. Если бы в начале эксперимента колесо вращающегося велосипеда вращалось в противоположном направлении, ему также пришлось бы вкладывать энергию в то, чтобы заставить себя вращаться. Так почему же это будет по-другому, если снова перевернуть колесо? Энергия используется для того, чтобы заставить поворотный стол вращаться в противоположном направлении, что приводит к остановке поворотного стола». И снова, если энергия используется для того, чтобы заставить энергию исчезнуть, энергия не сохраняется.
Поворачивая колесо назад и останавливая собственное вращение, парень совершает отрицательную работу (и поглощает энергию?). Чтобы вызвать его собственное вращение, сила, которую он оказывает на один конец оси, должна быть больше, чем на другом конце.