В каждой формуле, которая включает энергию, которую я видел, я также видел элемент расстояния. Есть ли что-нибудь, что не связано с движением? Например, если я держу руку параллельно земле с грузом в ней, моя рука очень быстро устанет, но, согласно формулам, я не совершил никакой работы (сила * расстояние), так как расстояние равно 0, а я не даже применяя любую силу (масса * ускорение), потому что масса не ускоряется.
Где ошибка в моем понимании?
Именно эту проблему поднимал и Фейнман в своих лекциях. В частности, в начале главы 14 первого тома .
Это факт, что когда кто-то держит вес, он должен выполнять «физиологическую» работу. Почему он должен потеть? Почему ему нужно потреблять пищу, чтобы поддерживать вес? Почему механизм внутри него работает на полную катушку только для того, чтобы удерживать вес? На самом деле, вес можно было удерживать без усилий, просто положив его на стол; тогда стол тихо и спокойно, без какого-либо подвода энергии способен удерживать тот же вес на той же высоте! Физиологическая ситуация примерно следующая. В теле человека и других животных есть два вида мышц: один вид, называемый поперечнополосатой или скелетной мышцей, относится к типу мышц, например, на наших руках, которые находятся под произвольным контролем; другой вид, называемый гладкой мускулатурой, похож на мышцу кишечника или, у моллюска, на большую приводящую мышцу, закрывающую раковину. Гладкие мышцы работают очень медленно, но могут удерживать «набор»; иными словами, если моллюск попытается закрыть свою раковину в определенном положении, он будет удерживать это положение, даже если есть очень большая сила, пытающаяся изменить его. Он будет удерживать положение под нагрузкой часами и часами, не уставая, потому что он очень похож на стол, на котором стоит груз, он «устанавливается» в определенное положение, и молекулы просто временно фиксируются в нем без какой-либо работы, никакой работы. усилие, создаваемое моллюском. Тот факт, что нам приходится прилагать усилия, чтобы удерживать вес, объясняется просто строением поперечнополосатых мышц. Происходит следующее: когда нервный импульс достигает мышечного волокна, оно слегка дергается, а затем расслабляется, так что, когда мы что-то держим в руках, к мышце поступает огромное количество нервных импульсов. большое количество подергиваний поддерживает вес, в то время как другие волокна расслабляются. Мы, конечно, это видим: когда мы держим тяжелый вес и устаем, нас начинает трясти. Причина в том, что залпы идут неравномерно, а мышца устала и недостаточно быстро реагирует. Почему такая неэффективная схема? Мы точно не знаем, почему, но эволюция не смогла развить быстрые гладкие мышцы. Гладкие мышцы были бы гораздо более эффективными для удержания веса, потому что вы могли бы просто стоять там, и они зафиксировались бы; не было бы никакой работы, и не требовалось бы никакой энергии. Однако у него есть недостаток, что он очень медленно работает. и мышца устала и не реагирует достаточно быстро. Почему такая неэффективная схема? Мы точно не знаем, почему, но эволюция не смогла развить быстрые гладкие мышцы. Гладкие мышцы были бы гораздо более эффективными для удержания веса, потому что вы могли бы просто стоять там, и они зафиксировались бы; не было бы никакой работы, и не требовалось бы никакой энергии. Однако у него есть недостаток, что он очень медленно работает. и мышца устала и не реагирует достаточно быстро. Почему такая неэффективная схема? Мы точно не знаем, почему, но эволюция не смогла развить быстрые гладкие мышцы. Гладкие мышцы были бы гораздо более эффективными для удержания веса, потому что вы могли бы просто стоять там, и они зафиксировались бы; не было бы никакой работы, и не требовалось бы никакой энергии. Однако у него есть недостаток, что он очень медленно работает.
От: 14–1 Работа
Потенциальная энергия, кажется, не требует движения, но движение необходимо, чтобы стать потенциальной.
Например, объект, лежащий на краю стола, обладает потенциальной энергией PE = m * g * h, где m — масса объекта, g — ускорение свободного падения Земли, а h — высота стола. Объект не двигался, но кто-то поставил его на край стола, а это потребовало затрат кинетической энергии. KE = (m * v^2) / 2, где m — масса объекта, а v — его скорость на пути к краю стола.
Стол зависит от зарядов, движущихся внутри его атомов, чтобы удержать его от коллапса под действием земной гравитации.
Энергия, содержащаяся в магнитном поле, кажется, не требует движения, но поле создается вращением электронов в атомах, выровненных в магнитных доменах. Без движения электрических зарядов нет магнитного поля и нет энергии.
Энергия связи атомного ядра, по-видимому, не требует движения, но это потому, что она уже удалена из ядра. Масса ядра всегда меньше массы отдельных протонов и нейтронов в нем. Ядерный синтез производит гамма-лучи, которые уносят энергию связи и оставляют нуклоны в более низком энергетическом состоянии, чем если бы они были разделены. Вот почему они держатся вместе как ядро. Чтобы снова разделить их, нужно восполнить огромную энергию связи, которую они потеряли.
Энергия сама по себе есть движение. Все частицы вибрируют. Если у вас есть взгляд на теорию струн, природа Вселенной — это вибрация струн. Чтобы иметь энергию, вам нужно движение.
Qмеханик