Вопрос об определении потенциальной энергии на примере

Я новичок в физике, и я хочу понять все теоретически и хорошо с нуля.

Позвольте мне привести вам мой пример.

Пример

Рис. 5.1

Рис. 5.2 (а)

Рис. 5.2 (б)

Рис. 5.2 (в)

Рассмотрим теперь тело (частицу), не находящееся в межгалактическом пространстве, а выпущенное с высоты h над поверхностью земли. ( у 0 "=" час ; В 0 "=" 0 ) Сила гравитации Ф г "=" М г тянет тело вниз. При падении тела к поверхности земли работа силы тяжести равна выигрышу кинетической энергии тела (см. рис. 5.1):

Вт ( б у г р а в я т у ) "=" Ф г × ( у у 0 )

или на поверхности ( у "=" 0 ) земли,

Вт ( б у г р а в я т у ) "=" ( М г ) ( 0 час ) "=" М г час "=" 1 2 М В 2 1 2 М В 0 2 "=" 1 2 М В 2 ( Е д . 5.7 )

где В - скорость тела при достижении поверхности земли. Уравнение (5.7) предполагает, что мы можем сказать, что на высоте h тело обладает потенциальной энергией (способностью совершать работу или приобретать кинетическую энергию) равной М г час относительно земной поверхности.

Что произойдет с потенциальной энергией, если частицу, покоящуюся на земной поверхности, поднять на высоту час ? Чтобы поднять тело, мы должны приложить восходящую силу ( Ф а г "=" Ф г ) к телу. Сейчас у 0 "=" 0 и у "=" час . Мы работаем,

Вт ( б у ты с ) "=" Ф а г × ( у у 0 ) "=" ( М г ) ( час ) "=" М г час ( Е д . 5,8 )

на теле, тем самым давая телу потенциальную энергию М г час что, как мы сказали ранее, он имеет на высоте час (см. рис. 5.2а–в). Обратите внимание, что мы называем силу, которую мы прикладываем Ф а г ; другими словами, мы и внешний агент тождественны. Конечно, легко говорить о «мы» и «нас», и эти термины используются ниже; но важно помнить, что здесь внешний агент концептуально вводится в проблему только с целью оценки потенциальной энергии.

В отсутствие сил трения теперь можно сформулировать конкретное определение потенциальной энергии тела (частицы) в интересующей точке: назначено быть нулем потенциальной энергии, в точке интереса.

Вопрос

1) Равно ли уравнение 5.8 изменению кинетической энергии, равному 1 2 М В 2 1 2 М В 0 2 ? Если нет, то почему?

2) В определении потенциальной энергии сказано, что работу мы совершаем при перемещении тела без ускорения. Мой вопрос: если мы не ускоряем тело, как мы можем поднять тело на высоту час в примере? Если мы приложим равную и противоположную силу к гравитационной силе ( Ф а г "=" Ф г ) к равновесному телу, имеющему начальную скорость В 0 "=" 0 , как мы можем поднять тело на высоту час ? Если считать, что он имеет постоянную начальную скорость В 0 "=" с мы можем поднять тело на высоту час , но на этот раз у нас проблема с Вт ( б у ты с ) "=" Ф а г × ( у у 0 ) "=" ( М г ) ( час 0 ) "=" М г час "=" 1 2 М В 2 1 2 М В 0 2 "=" 1 2 М В 2 уравнение. Тело будет иметь постоянную кинетическую энергию К Е "=" 1 2 М В 2 и U ( п о т е н т я а л е н е р г у ) "=" Δ ( К Е ) "=" 1 2 М В 2 1 2 М В 0 2 "=" 0 так чем же это объясняется? (Этот вопрос немного связан с моим первым вопросом.)

Спасибо!

Ответы (1)

если мы не ускоряем тело, как мы можем поднять тело на высоту ℎ в примере?

Вы можете либо предположить, что вы ускоряете его из состояния покоя на очень небольшую величину (настолько малую, что мы можем его игнорировать), либо вы можете предположить, что оно волшебным образом начинается и заканчивается с некоторой постоянной скоростью. в , поэтому ускорение не требуется.

но на этот раз у нас проблема с Вт ( б у ты с ) "=" Ф а г × ( у у 0 ) "=" ( М г ) ( час 0 ) "=" М г час "=" 1 2 М В 2 1 2 М В 0 2 "=" 1 2 М В 2 уравнение.

The В в ситуациях разные. В случае подъема работа вашей руки переходит в потенциальную энергию, а не в кинетическую энергию. Таким образом, скорость объекта не меняется.

В случае падения вся потенциальная энергия уходит на ускорение объекта (кинетическая энергия). Таким образом, скорость объекта меняется.

Вы можете приравнять работу, выполненную в обоих случаях, но вы не можете приравнять скорости.


Вы можете рассчитать сумму потенциальной (гравитационной) энергии объекта и кинетической энергии (иногда называемой полной механической энергией).

Е т о т "=" п Е + К Е
Е т о т "=" м г час + 1 2 м в 2

Эта величина останется постоянной, если над ней не будет совершена какая-то работа (чем-то другим, кроме силы тяжести).

В случае, когда объект падает, потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия увеличивается. В любой момент падения сумма постоянна.

В случае, когда вы поднимаете предмет, работа, совершаемая вашей рукой, увеличивает общую энергию. В этом случае речь идет о потенциальной энергии объекта, а не о кинетической энергии.

Спасибо за ответ. Я имею в виду, что если скорость объекта не меняется при его подъеме, то и кинетическая энергия не меняется. Итак, работа, которую мы делаем Вт "=" Ф а г × ( у у 0 ) "=" ( М г ) ( час 0 ) "=" М г час и оно должно быть равно изменению кинетической энергии. Но скорость объекта не меняется, поэтому изменение кинетической энергии равно 0 , и 0 не равно М г час . Я в замешательстве :( Я думаю, что у меня есть недоразумение...
Я могу прочитать кучу кирпичных книг о сохранении энергии, энергии и труда. Если у вас есть хороший и понятный ресурс, чтобы изучить их хорошо и теоретически, дайте мне знать, пожалуйста. Я использую книгу Berkeley Physics Courses Volume 1 Mechanics, которую вы можете найти в Интернете.
Я немного добавил к ответу.
Ух ты. Это хорошая перспектива. Таким образом, пока мы поднимаем объект, полная энергия системы изменяется, поэтому энергия не сохраняется с момента, когда мы начинаем поднимать объект из нулевой точки. Хорошо, я понял прямо сейчас. Большое спасибо за ваше время, хорошей жизни!