Kann ich den Begriff Energie in Bezug auf Arbeit definieren?

Vor kurzem erledige ich meine persönliche Aufgabe, die darin besteht, jede Definition und jedes Konzept in der Physik zu formalisieren, mittels formaler Sprache und natürlich mit intuitiven Notizen. Weil ich festgestellt habe, dass die meisten Konzepte, die ich besitze, ziemlich informell und unklar sind, zum Beispiel Energie. Ich glaube, ich habe viele Definitionen über Energie gefunden und gelesen, aber es ist immer noch ein schwer greifbares Konzept.

Ich weiß, was die Arbeit ist. Mein Verstand ist, grob gesagt, eine Kraft F soll an einem Objekt arbeiten A wenn die Verschiebung S von A in Richtung geändert wird F . Und der Arbeitsaufwand W ist definiert durch ∫ C F ⋅ D S Wo C ist der Weg von A in welchem F strengt sich an. Seine Einheit heißt Joule und wird mit bezeichnet J . (Eigentlich habe ich dies streng in der formalen Sprache definiert, aber es ist wirklich lang, sie alle zu schreiben, und schwer zu lesen.)

Und mein Verständnis des Begriffs Energie ist, dass die Energie eines Objekts die höchste Menge an Arbeit ist, die das Objekt anderen Objekten leisten kann.

Meine Frage ist, gibt es ein Problem, das Konzept der Energie wie oben zu verstehen? Ist die Definition widersprüchlich?

Lassen Sie mich, wenn ich darf, eine kurze, sehr intuitive Sicht auf die Arbeit hinzufügen: Arbeit ist, genau wie es sich aus dem Wort selbst ergibt, nützliche Energie, die für etwas aufgewendet wird . Wenn Sie viel Kraft aufgewendet haben, aber eigentlich nichts getan haben (keine Verschiebung - wie hart gegen eine Wand drücken), dann haben Sie keine nützliche Arbeit geleistet. Wenn Sie etwas weit bewegen, aber es war nicht sehr schwer (es erforderte keine nennenswerte Kraft - wie das Schieben eines Ballons), dann haben Sie auch nicht viel Arbeit geleistet. Arbeit zu verrichten erfordert eine nützliche Anstrengung . - Das ist zumindest eine nicht-mathematische Erklärung.
@Steeven Ja. Das dachte ich auch. Als ich zum ersten Mal auf das Konzept der Arbeit stieß, dachte ich: „Wenn ich Arbeit als eine Art Betrag der ausgeübten Kraft betrachte, dann wird auch die Multiplikation mit der Zeit funktionieren. Aber warum Verdrängung?“.
Sie erhalten möglicherweise eine andere Antwort, wenn Sie über Newtonsche Physik, spezielle Relativitätstheorie, allgemeine Relativitätstheorie oder Quantentheorie diskutieren.
Flanders und Swann sangen sogar ein Lied darüber mit dem Titel First and Second Law

Antworten (2)

Diese Art der Definition ist auf der einleitenden Ebene eigentlich sehr konventionell. Sie finden Versionen davon in vielen Lehrbüchern für das erste Jahr. Tatsächlich habe ich meine Version dieses Rezepts kürzlich in einer Antwort verwendet .

Auf der Grundlage dieser Art von Definition können Sie wahrscheinlich eine ganze Grundausbildung in Physik absolvieren, aber wenn Sie tief genug eintauchen, werden Sie schließlich feststellen, dass sie durch die Vorstellung ersetzt wird, dass Energie der Noethersche Strom ist, der mit Zeitinvarianz verbunden ist .

Insofern ist es meiner Meinung nach ein schöner Anblick. (Denken Sie jedoch daran, dass es ohnehin nicht möglich ist, all diese Energie in Arbeit umzuwandeln.)

Aber Sie könnten Wärme verpassen , die Energie beim Transport ist (eigentlich genau wie Arbeit ).

Auch ist die Formulierung nicht präzise, ​​da „die Energie eines Objekts“ keine Energie umfasst, die nicht innerhalb des Objekts gespeichert ist. Wie potentielle Energien. Das beste Beispiel könnte die potenzielle Energie der Gravitation sein, die im System „gespeichert“ ist , nicht nur im Objekt oder in der Erde; es ist nur vorhanden, weil diese Objekte einen bestimmten Abstand voneinander haben.

Ich glaube nicht, dass die Definition des OP potenzielle Energie ausschließt. (fürs Protokoll, ich habe keine Meinung zu seiner Idee)
@garyp Potenzielle Energie ist per Definition keine Eigenschaft des Objekts selbst. the energy of an object is the highest amount of work which the object can provide to other objects.Dieser Satz muss daher umgeschrieben werden, um Sinn zu machen, wenn potentielle Energie eingeschlossen werden muss.
OK. Es wäre besser, das Wort „Objekt“ durch „System“ zu ersetzen. Einverstanden. Für einige könnte sich "Objekt" auf ein Punktteilchen beziehen.
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