Angenommen, ich habe ein Objekt, das auf einem Tisch ruht. Auf das Objekt wirken zwei Kräfte: die Gravitationskraft und die Stützkraft des Tisches. Es ist ziemlich offensichtlich, dass der Tisch keine Arbeit verrichtet, da die Stützkraft keine Verschiebung hat. In einem beweglichen Koordinatensystem hat der Punkt, an dem die Kraft wirkt, jedoch tatsächlich eine Verschiebung, daher arbeitet der Tisch auf dem Objekt. Nun kann ein Tisch offensichtlich keine Energie alleine übertragen. Meine Frage ist, wie ermittle ich die tatsächliche Arbeit des Tisches, auf welcher Grundlage unterscheide ich zwischen dem ruhenden und dem bewegten Koordinatensystem, um die geleistete Arbeit zu berechnen?
Die Frage tauchte auf, als ich eine Rolltreppe nahm und die Treppe hinaufging. Angenommen, ich bewege mich mit der gleichen Relativgeschwindigkeit im Vergleich zur Rolltreppe, muss ich dann die gleiche Kraft aufwenden, als ob die Rolltreppe stehen würde?
Vielen Dank, dass Sie diese Frage gestellt haben.
Ja, die Verschiebung mit einer stationären Koordinate unterscheidet sich von der Verschiebung mit einer beweglichen Koordinate. Und die ausgeführten Arbeiten sind unterschiedlich.
In Ihrem Fall ist die Nettokraft (dh Schwerkraft + Reaktionskraft) Null. Das Netzwerk ist also Null, egal welche Verschiebungen Sie haben.
Was wäre, wenn Sie ein Objekt frei fallen lassen, wo nur Schwerkraft wirkt, und Sie es mit einer stationären Koordinate und mit einer beweglichen Koordinate beobachten? Die durch die Schwerkraft geleisteten Arbeiten sind bei zwei verschiedenen Koordinaten unterschiedlich, da die Verschiebungen unterschiedlich sind. Die Energieänderungen sind also unterschiedlich. In diesem Beispiel werden die Änderungen der kinetischen Energie unterschiedlich sein. Da die Masse konstant ist, sind die Geschwindigkeitsänderungen unterschiedlich. Dies ist in Ordnung, da bei einer sich bewegenden Koordinate die beiden Geschwindigkeiten unterschiedlich sein sollten.
Nun stellt sich die Frage, ob wir die Energie in Wärme umwandeln können, ob wir mehr oder weniger Energie auf einem sich bewegenden Koordinatensystem erhalten können. Dies ist eine Relativitätsfrage. Zum Beispiel ein Objekt, das neben dir auf der Erdoberfläche sitzt. Für Sie hat dieses Objekt keine kinetische Energie und Sie können keine Energie daraus gewinnen. Aber wenn Sie auf einem Astroiden sitzen, der sich schnell an diesem auf der Erde sitzenden Objekt vorbeibewegt, hat dieses Objekt eine erhebliche kinetische Energie.