Arbeitsenergiesatz für ein System

Beim Studium der Energieeinsparung auf Morin fand ich diese Erklärung zum Arbeits-Energie-Theorem für ein System.

Der oben angegebene Arbeit-Energie-Satz ist für ein Teilchen relevant. Was ist, wenn wir es mit der Arbeit an einem System zu tun haben, das aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt ist? Der allgemeine Arbeit-Energie-Satz besagt, dass die von äußeren Kräften an einem System verrichtete Arbeit gleich der Energieänderung des Systems ist. Diese Energie kann in Form von (1) kinetischer Gesamtenergie, (2) interner potentieller Energie oder (3) interner kinetischer Energie vorliegen (Wärme fällt in diese Kategorie, weil es einfach die zufällige Bewegung von Molekülen ist). Wir können also den allgemeinen Arbeit-Energie-Satz schreiben als

W extern = Δ K + Δ v + Δ K intern .
Für ein Punktteilchen gibt es keine innere Struktur, also haben wir nur den ersten der drei Terme auf der rechten Seite.

Unter Verwendung des Satzes von König

Δ K System = Δ K + Δ K intern
also haben wir

W extern = Δ K System + Δ v


Betrachtet man jedoch ein System von N Materielle Punkte gilt folgendes.

W = Δ K System

Aber hier

W = W ich = ( W ich ( ext ) + W ich ( int ) )
: Die berücksichtigte Arbeitsmenge ist die Summe der an jedem Punkt geleisteten Arbeit (sowohl von externen als auch von internen Kräften).

Und im Allgemeinen haben wir das nicht W ich ( int ) = 0 .

Gegenbeispiel: Zwei Massen ziehen sich gravitativ an.


Ich bin darüber verwirrt, steht einer dieser beiden im Gegensatz zu dem anderen?

Antworten (1)

W = Δ K System Und W extern = Δ K System + Δ v sind miteinander konsistent iff Δ v = W intern . Letzteres ist die Definition der potentiellen Energie für konservative Kräfte.

Die angeführte Gleichung gilt also genau dann, wenn alle Schnittgrößen konservativ sind.

Warum das unbedingt gilt W ich N T = Δ v ? Innere Kraft kann nicht konservativ sein
Natürlich kann es. Die Zerlegung von Energie in Gesamt-, Potential- und interne Beiträge sowie der Hinweis auf Wärme ließen mich glauben, dass Ihr Lehrbuch nur "energiesparende" Systeme anspricht, z. B. ein Gas in der Thermodynamik. Wenn Ihr Lehrbuch diese Hypothese nicht erwähnt, wechseln Sie das Lehrbuch! Ich werde meine Antwort umformulieren, um dies klarzustellen.
wir haben gelernt, dass innere Kräfte, zu denen Zwangskräfte zwischen Teilen eines Systems gehören, nicht zur Arbeit beitragen, da die Verschiebungen senkrecht zu den Zwangskräften sind; Wenn wir weiter ein Teilchen betrachten, das auf ein anderes einwirkt, dann ist die Kraft des zweiten auf das erste gleich und entgegengesetzt zur ersten, und daher kann die Nettokraft Null sein - und solche Paare von inneren Kräften können immer gefunden werden.
@drvrm: die Zwangskräfte sind nur ein Beispiel für Schnittgrößen, man kann daraus keinen allgemeingültigen Schluss ziehen. Zweitens bedeutet die Aufhebung innerer Kräfte nicht die Aufhebung innerer Arbeiten, da die Geschwindigkeiten Ihrer beiden Teilchen nicht gleich sind.