An einer 50,0-kg-Kiste wird ein Seil befestigt, um sie über eine reibungslose Steigung mit konstanter Geschwindigkeit auf eine Höhe von 3 Metern zu ziehen. Beachten Sie, dass die Schwerkraft zwei Komponenten hat (parallele und senkrechte Komponente); die parallele Komponente gleicht die aufgebrachte Kraft aus und die senkrechte Komponente gleicht die Normalkraft aus.
Berechnen Sie den Arbeitsaufwand für die Kiste.
Antwort: Wext = 1470 J
Beginnen Sie mit TMEi + Wext = TMEf
KEi + PEi + Wext = KEf + PEf
KEi + 0 J + Wext = KEf + (50 kg) * (9,8 m/s/s) * (3 m)
(KEi = KEf, da die Geschwindigkeit konstant ist. Daher können beide KE-Terme aus der Gleichung eliminiert werden.)
Wext = (50 kg) * (9,8 m/s/s) * (3 m) = 1470 J
Aber warum? Bewegt sich die Kiste nicht mit konstanter Geschwindigkeit, was bedeutet, dass die Nettokraft Null ist? Warum also ist die geleistete Gesamtarbeit nicht gleich Null?
Vielen Dank im Voraus!!!
Die Nettokraft ist 0, aber Sie haben eine Kraft auf den Körper ausgeübt, die die Schwerkraft überwunden hat.
Man könnte sagen, dass die Schwerkraft auch negative Arbeit an dem System geleistet hat. Das spiegelt sich tatsächlich bereits in Ihrer Energiebilanz wider.
Auf der linken Seite deiner Gleichung hattest du eine äußere Kraft. Beachten Sie, was Sie getan haben, als Sie es gelöst haben. Sie wurde mit der potenziellen Gravitationsenergie nach dem Anheben am Hang gleichgesetzt.
Die Mathematik sagt Ihnen, dass Ihre angewandte Kraft genau gleich der Änderung der potentiellen Energie war. Wenn wir uns die Arbeit ansehen, die die Schwerkraft am Block verrichtet, können wir sehen, dass es sich um eine negative Arbeit handelt (wir bewegen uns gegen die Schwerkraft). In diesem Sinne ist die Schwerkraft perfekt entgegengesetzt und das Netzwerk ist 0. (Dies liegt daran, dass dieses System keine Energie verliert.)
Generell geht es bei der Frage um die angewandte Arbeit. Wir müssen die Schwerkraft nicht anwenden, sie ist bereits vorhanden, daher ergibt sich die erforderliche Arbeit zum Anheben des Blocks aus Ihrer Gleichung.
Die Gesamtarbeit am System ist jedoch 0, wenn wir keine Energie an die Umwelt verlieren. Es ist nur oft nicht sinnvoll, danach zu fragen.