Potentielle Energie und Arbeitsenergiesatz

Nehmen wir an, auf der Erdoberfläche befindet sich eine Kugel, auf die die Schwerkraft einwirkt. Wenn nun eine Kraft entgegen der Schwerkraftrichtung auf den Ball ausgeübt wird, so dass die ausgeübte Kraft der Schwerkraft entgegenwirkt und der Ball beginnt, sich mit konstanter Geschwindigkeit 'v' nach oben zu bewegen. Bei Höhe 'h' sagen wir, dass es Energie hat M G H + M v 2 2 und da es sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, ist die Änderung der kinetischen Energie Null. Daher wäre nach dem Arbeits-Energie-Theorem die von allen Kräften geleistete Nettoarbeit Null (da die Änderung von KE Null ist), also sagen wir bei einer anderen Höhe s so, dass s > h die Gesamtenergie des Balls wäre M G H + M G S + M v 2 2 . Meine Frage ist, da das von allen Kräften geleistete Netzwerk null ist, woher kommt das zusätzliche PE (mgs)?

Jede Hilfe wird sehr geschätzt.

@MarkH Das OP ist verwirrt, weil nicht erkannt wird, dass der Ball allein keine Gravitationspotentialenergie speichern kann und auch das betrachtete System nicht definiert ist.

Antworten (3)

Was in Ihrer Frage versäumt wurde, ist eine klare Aussage darüber, was in dem von Ihnen in Betracht gezogenen System enthalten ist.
Wenn das System nur der Ball ist, dann kann es kein Speicher für potenzielle Gravitationsenergie sein, die im Ball- und Erdsystem gespeichert ist.

Wenn Sie das Ball- und Erdsystem betrachten und externe Kräfte anwenden, um den Ball und die Erde zu trennen, dann erhöht die von den externen Kräften geleistete Arbeit die potenzielle Gravitationsenergie des Systems.

Betrachtet man nur den Ball als System, dann wirken auf das System zwei äußere Kräfte.
Die nach unten gerichtete Anziehungskraft der Erde (Gewicht des Balls) und die aufwärts gerichtete Kraft, die Sie auf den Ball ausüben, hat die gleiche Größe wie das Gewicht des Balls.
Somit ist die Nettokraft auf die Kugel Null; am Ball wird keine Netzarbeit geleistet; die kinetische Energie der Kugel bleibt konstant.

Wenn also die Wahl der Zusammensetzung des Systems das Netzwerk ändert, kann ich dann nicht auch sagen, dass sich die Energie bei unterschiedlicher Betrachtung unterscheiden wird?
Es ist das Netzwerk, das auf einem System von externen (für das System) Kräften ausgeführt wird, die berücksichtigt werden müssen.
Ja, also kann ich die Energieniveaus ändern, indem ich ändere, was im System enthalten ist? (da externe Kräfte das ME immer verändern, wenn es unausgeglichen ist)

Vielleicht verstehe ich deine Frage falsch.
Wenn sich der Ball "nach oben" bewegt, bedeutet dies, dass die "nach oben gerichtete" Kraft etwas größer als die Schwerkraft ist, sodass die Gesamtkraft auf den Ball nicht Null ist und sich der Ball nach Newtons erstem Gesetz nicht mit konstanter Geschwindigkeit bewegen kann.

Nein, es bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit, also ist die ausgeübte Kraft gleich der Schwerkraft.

Das Arbeits-Energie-Theorem besagt, dass Arbeit (Nettokräfte mal Weg) in kinetische Energie umgewandelt wird, nicht in Gesamtenergie. Vielleicht hast du diesen Satz falsch verstanden? Google es einfach.

Damit funktioniert das Arbeits-Energie-Theorem richtig: keine Nettokräfte, keine Änderung von K.

Die Änderung der potentiellen Energie kommt von Nichtgravitationskräften, die den Ball gegen das Gravitationsfeld bewegen.

Woher kommt dann die potentielle Energie?
Das ist der dritte Absatz: von den nicht-gravitativen Kräften, die den Ball nach oben drücken.
Der Ball allein kann keine potenzielle Gravitationsenergie speichern. Das System, das Sie in Betracht ziehen, muss definiert werden, um eine solche Frage zu beantworten.
Potentielle Energie und Arbeitsenergiesatz
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