Предположим, я очень медленно двигаю блок по шероховатой поверхности. Если блок прошел расстояние, то работа, совершенная мной, равна и что трением является .
Теперь энергия, переданная от меня к блоку, равна а снятое трением с блока равно , Чистая энергия блока остается неизменной, но энергия, забираемая трением, превращается в тепло и равна моей потребляемой химической энергии, поэтому общая энергия система остается неизменной.
Теперь, если я потяну блок массы медленно приближаться к высоте , то выполненная мной работа равна (при условии намного меньше радиуса Земли) и что под действием силы тяжести . Поэтому идет от меня к блоку и от блока к земле, Так что и здесь энергия блока не меняется, тогда почему мы говорим, что потенциальная энергия блока увеличивается.
Я знаю, что мне здесь чего-то не хватает, так как полная энергия системы не сохранится, если энергия блока не изменится, а моя энергия уменьшится.
Пожалуйста, помогите мне понять, где я не прав.
Так что и здесь энергия блока не меняется, тогда почему мы говорим, что потенциальная энергия блока увеличивается.
Это распространенная путаница, связанная с плохой коммуникацией, а не с ошибкой в вашем понимании, которое кажется правильным.
Потенциальная энергия – это энергия, доступная благодаря конфигурации системы. В этом случае потенциальная энергия равна . Теперь рассмотрим, какую систему описывает эта потенциальная энергия. У нас есть , что является свойством блока, но является собственностью земли и это связь между блоком и землей. Итак, система , обладающая потенциальной энергией является системой как блока, так и земли.
Итак, когда мы говорим, что «потенциальная энергия блока увеличивается», мы на самом деле ошибаемся. Мы должны сказать, что «потенциальная энергия системы блок + земля увеличивается». Таким образом, когда вы говорите:
Поэтому идет от меня к блоку и из блока на землю
Если бы мы с самого начала правильно обучали потенциальной энергии, вы бы сказали: «Поэтому переходит от меня к блоку, а потенциальная энергия системы блок+земля увеличивается на "
Я полагаю, что один из аспектов вашего понимания, который является неверным, касается потенциальной энергии.
Так что и здесь энергия блока не меняется, тогда почему мы говорим, что потенциальная энергия блока увеличивается.
Термин «потенциальная энергия блока» на самом деле некорректен. Потенциальная энергия — это свойство системы из двух или более частиц, в данном случае Земли и блока. Из этого следует, что правильный способ выражения этого изменения гравитационной потенциальной энергии состоит в том, что гравитационная потенциальная энергия системы Земля-блок увеличивается.
Теперь о причине ее увеличения: Вы приложили силу и смещение точки приложения силы не перпендикулярно силе (или нулю), а это значит, что вы совершили работу над системой, состоящей из Земли и блока . Вы правильно написали, как
Надеюсь это поможет.
Как для скользящего, так и для подъемного примеров чистая работа, выполненная на блоке, равна нулю. Все это означает, что изменение макроскопической кинетической энергии (изменение кинетической энергии движения блока в целом) блока равно нулю в соответствии с теоремой о работе. В примере со скольжением скорость постоянна, поэтому изменение кинетической энергии равно нулю. Для примера подъема предположительно блок начинается в состоянии покоя (на земле) и заканчивается в состоянии покоя на , при изменении KE на ноль.
Но теорема об энергии работы не исключает изменения потенциальной энергии, потому что, как отмечалось в других ответах, потенциальная энергия - это не свойство объекта (блока), а свойство системы. Это потому, что потенциальная энергия — это энергия положения объекта относительно чего-то другого. В этом случае гравитационная потенциальная энергия является свойством системы Земля-блок из-за положения блока относительно Земли.
Надеюсь это поможет.
Видите ли, понятие потенциальной энергии там фактически подразумевает работу, совершаемую силами гравитации. Введем потенциальную энергию для консервативных сил специально, чтобы не вычислять работу этих сил каждый раз заново. Итак, во втором случае вы просто выбираете, рассматривать ли вы работу гравитационной силы или потенциальной энергии, а не того и другого одновременно.
ACB