Используя эти два определения работы:
Работа = Сила * Расстояние
Работа = изменение кинетической энергии частицы.
Когда парашютист достигает предельной скорости, его изменение кинетической энергии в основном фиксируется на оставшейся части пути после этой точки (до приземления). Таким образом, используя второе определение, кажется, что работа силы тяжести остается постоянной в течение некоторого времени. Но, согласно первому определению, работа силы тяжести должна увеличиваться , потому что увеличивается перемещение парашютиста по воздуху.
Как мы можем это согласовать? Какую работу совершает сила тяжести?
Ваше первое уравнение — это определение работы силы ; второй является результатом Теоремы Работа-Энергия , которая связывает чистую работу, выполненную над объектом , с изменением его кинетической энергии. Поскольку в теореме о работе-энергии используется общая работа (т. е. от всех сил), совершаемая над объектом, ее нельзя использовать для нахождения работы, совершаемой одной силой, если только не известна работа, совершаемая всеми другими силами.
В вашем примере с парашютистом, падающим с предельной скоростью, работа силы тяжести увеличивается со временем, но чистая работа, выполняемая парашютистом, остается постоянной, потому что сопротивление совершает отрицательную работу, равную по величине силе тяжести.
Работа силы тяжести по-прежнему равна силе, умноженной на расстояние, или (где это масса человека и высота, с которой они упали). Однако причина, по которой существует конечная скорость, заключается в том, что существует сопротивление воздуха, противодействующее гравитации. Когда парашютист достигает предельной скорости, сопротивление воздуха настолько велико, что оно полностью нейтрализует силу гравитации, что приводит к чистому ускорению, равному 0. Здесь гравитация по-прежнему совершает положительную работу, а сопротивление воздуха (трение) совершает отрицательную работу. Вот почему чистая работа — изменение кинетической энергии — меньше работы силы тяжести.
физика_весело_