Arbeit von konservativen und nicht-konservativen Kräften

Die von konservativen Kräften geleistete Arbeit wandelt eine Form mechanischer Energie in eine andere um. Ist es richtig anzunehmen, dass die von nichtkonservativen Kräften geleistete Arbeit eine Energieform in eine andere umwandelt, zB von innerer Energie zu einer Form mechanischer Energie oder umgekehrt?

Betrachten Sie auch die Situation, in der ein Objekt von einem Tisch nach oben (Fall 1) und nach unten (Fall 2) auf den Boden bewegt wird. Welche Rolle spielen nun die Arbeiten der beiden Kräfte (konservativ (Schwerkraft) und nicht-konservativ (wir)) in jedem Fall?

Soweit ich weiß, können konservative Kräfte die Nettoenergie des Systems nicht ändern, und nur die konservativen Kräfte können eine Änderung der potenziellen Energie des Systems bewirken, während eine Änderung der kinetischen Energie sowohl durch konservative als auch durch nicht konservative Kräfte verursacht werden kann.

Im Fall 1, wo wir das Objekt nach oben bewegen, gewinnt das System (Objekt und Erde) potentielle Energie und diese Energie wurde von uns geliefert. Nun, die von uns geleistete Arbeit bewirkt die Übertragung von chemischer Energie von uns auf die kinetische Energie und die von der Gravitationskraft geleistete Arbeit wandelt diese kinetische Energie so in potentielle Energie um Δ K = 0 . Außerdem wäre die Änderung der chemischen Energie in uns größer als die an das System übertragene Energie, da ein Teil der chemischen Energie in uns in Wärme umgewandelt wird und diese nicht zurückgewonnen werden kann. Und in diesem Fall ändert sich die innere Energie des Systems nicht (oder ist es möglich, dass die von uns geleistete Arbeit einen Teil unserer chemischen Energie auf die innere Energie des Systems überträgt?).

In Fall 2, wo wir das Objekt nach unten bewegen, nimmt die potentielle Energie ab und wir gewinnen diese Energie nicht. Die von der Gravitationskraft geleistete Arbeit wandelt die potentielle Energie in kinetische Energie um und die von uns geleistete Arbeit wandelt diese kinetische Energie (und einen Teil unserer chemischen Energie) in innere Energie des Systems (und von uns) um Δ K = 0 . Hier ist die Zunahme der inneren Energie des Systems gleich der Abnahme seiner potentiellen Energie (oder größer als diese, wenn die von uns verrichtete Arbeit auch einen Teil unserer chemischen Energie auf die innere Energie des Systems überträgt).

Ist das richtig? Niemand erklärt es so. Korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege.

Es scheint, als würden Sie mehr nach der Berücksichtigung all der verschiedenen Arten von Energie im System fragen als nach der Rolle konservativer und nicht-konservativer Kräfte. Wenn wir sagen, dass die Änderung der kinetischen Energie gleich der geleisteten Nettoarbeit ist, sprechen wir nur über die am Objekt geleistete Arbeit. Mit anderen Worten, es gibt einen Unterschied, ob man nur die Arbeit betrachtet, die die nicht-konservative Kraft an dem Objekt verrichtet, und woher auf biologischer Ebene die Energie kommt, um diese Energie zu liefern. Natürlich kann die gesamte Energie berücksichtigt werden, aber wie wir dies tun, scheint der Schwerpunkt Ihrer Frage zu sein.
Sind diese korrekt? Fall 1: "Die von uns verrichtete Arbeit bewirkt die Übertragung von chemischer Energie von uns auf die kinetische Energie und die von der Gravitationskraft verrichtete Arbeit wandelt diese kinetische Energie in potentielle Energie um, so dass K=0" Fall 2: "Die von uns verrichtete Arbeit die Gravitationskraft wandelt die potentielle Energie des Systems in seine kinetische Energie um und die von uns geleistete Arbeit wandelt diese kinetische Energie (und einen Teil unserer chemischen Energie) in innere Energie des Systems (und von uns) um, so dass ΔK=0"
Kann die von uns verrichtete Arbeit auch einen Teil unserer chemischen Energie auf die innere Energie (Wärme) des Systems übertragen? @Aaron Stevens Ist mein Verständnis über die Rolle der von den Streitkräften geleisteten Arbeiten richtig? Ist mein Verständnis über die Veränderungen in den Energien richtig?
OP schrieb (v5): Nur die konservativen Kräfte können eine Änderung der potenziellen Energie des Systems bewirken. Das ist falsch.
@Qmechanic Können Sie ein Beispiel geben?
Wenn man ein Objekt mit einer nicht-konservativen Kraft nach oben / unten bewegt, ändert sich seine potenzielle Energie, was möglicherweise nicht passiert wäre, wenn man es nicht bewegt hätte :)
@Qmechanic Okay, du hast recht. Aber das habe ich nicht gemeint. Ich glaube, ich habe nicht die richtigen Worte gewählt, um mein Verständnis widerzuspiegeln. Ein externer Faktor ist definitiv erforderlich, um den Prozess einzuleiten, sei es ein freier Fall oder jemand, der das Objekt hält und bewegt. (Wenn ich das Objekt horizontal aus dem Tisch geschoben und es frei fallen gelassen habe, bedeutet das nicht, dass ich die Potentialänderung verursacht habe, denn ohne mich wäre es nicht passiert.) Was ich meinte, ist, dass die potentielle Energie aufgrund von entsteht Position von der Quelle, die die auf das Objekt wirkende konservative Kraft erzeugt.
Potentielle Energie kann nur konservativen Kräften zugeordnet werden. Wenn sich also die PE ändert, wird von der konservativen Kraft etwas geleistet. Die nichtkonservative Kraft kann während dieser Änderung auch Arbeit leisten. Aber einen davon als „Ursache“ zu bezeichnen, ist nicht sehr sinnvoll und nicht klar definiert. Kommt darauf an, wie man eine "Ursache" sieht.

Antworten (2)

Ich denke, ein mathematischer Ansatz kann Ihnen helfen.

Die Änderung der potenziellen Energie eines Systems ist definiert als das Negative der Arbeit, die von den internen konservativen Kräften des Systems geleistet wird

D U S j S T e M = − D W ich N T , C Ö N

Das besagt der Arbeitsenergiesatz

D W T Ö T A l = D K S j S T e M

Es können also innere und äußere Kräfte im System vorhanden sein

D W T Ö T A l = D W ich N T , C Ö N + D W ich N T , N Ö N − C Ö N S + D W e X T e R N A l

Diese Gleichung weiter vereinfachen

D W T Ö T A l = − D U S j S + D W ich N T , N Ö N − C Ö N S + D W e X T e R N A l

Aus der obigen Gleichung folgt sofort, dass

D W ich N T , N Ö N − C Ö N S + D W e X T e R N A l = D U S j S T e M + D K S j S T e M

Wir wissen, dass die R H S der obigen Gleichung ist nichts anderes als D E M e C H A N ich C A l ,Dann

D E M e C H A N ich C A l = D W ich N T , N Ö N − C Ö N S + D W e X T e R N A l

Es ist nun klar, dass nur die von den internen nichtkonservativen und externen Kräften geleistete Arbeit die mechanische Energie eines Systems ändern kann.

Wie der geläufige Satz sagt: „Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.“ Alles, was Sie wirklich haben können, ist nur, Energieformen zu ändern. Obwohl dies nur durch die verschiedenen Definitionen begrenzt ist, die wir finden können. Am Ende des Tages ist Energie nur die Fähigkeit, etwas zu tun, was die Fähigkeit ist, etwas Kraft über eine gewisse Distanz aufzubringen. Ich würde also sagen, dass die „Umwandlung“ von Energie eher der Bequemlichkeit unseres Verständnisses mit unseren unterschiedlichen Energieklassifikationen dient, als dass wir auf der grundlegenden Ebene unterschiedliche Dinge haben.

Was das Box-Szenario betrifft, machen wir es uns einfach und sagen, wir haben nur 2 Kräfte, die Schwerkraft (konservativ) und meine Aufwärtskraft (nicht konservativ). Oder vielleicht lassen wir die Kiste bei großem Luftwiderstand fallen. Die von den beiden Kräften geleistete Arbeit wird auf die gleiche Weise gefunden, wir addieren (integrieren) einfach alle F ⋅ D X ist auf dem Weg der Reise. Wir definieren diese Kräfte nur anders, weil es sinnvoll ist, potentielle Energie zu nutzen. Die von der nichtkonservativen Kraft geleistete Arbeit hängt nur von der Natur der Kraft ab und wird höchstwahrscheinlich Energie in, wie Sie sagten, "innere Energie" zerstreuen. Dies ist zu sehen, wenn wir die Kiste mit konstanter Geschwindigkeit absenken. Wenn dies wahr ist, dann ist die geleistete Netzwerkarbeit 0, aber wir verlieren immer noch potentielle Energie. Wenn wir uns also ansehen wollen, „wohin die Energie gegangen ist“, dann ja, sie wird in Form von „innerer Energie“ als Wärme übertragen (oder Sie können in die Biologie der arbeitenden Muskeln einsteigen). Aber am Ende des Tages ist die Arbeit aller Kräfte gleich, nur können wir manchmal Dinge definieren, die uns das Leben leichter machen.

Arbeit von konservativen und nicht-konservativen Kräften
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v