Potenzielle Energie wird nur in konservativen Feldern definiert? [geschlossen]

Ich bereite mich gerade auf meine Physikprüfung vor und bin bei dieser Frage aufgefallen

F. Potenzielle Energie ist definiert als:

1}nur in konservativen Bereichen

2}Als negative Arbeit konservativer Kräfte

3} Als Negativ der Arbeit, die von externen Kräften geleistet wird, wenn die Änderung der kinetischen Energie Null ist

Als ich mein Studienmaterial las, lautete es: Die von konservativen Kräften geleistete Arbeit ist gleich der Abnahme der potentiellen Energie des Systems, das (2) als wahr gibt, und wenn es wahr ist, muss (3) auch durch die Erhaltung der mechanischen Energie wahr sein (ich hatte Habe viele Fragen dazu gestellt, also damit zusammenhängend)

Aber die richtige Antwort war nur (1).

Kannst du mir helfen

(2) und (3) ergeben eine Veränderung in PE.
@Rick BEDEUTET, DASS SIE RICHTIG SIND?
Bedeutet, dass sie falsch sind. "x" und "die Änderung von x" sind zwei verschiedene Dinge.
Entschuldigung, ich habe es nicht klar verstanden, aber sagen Sie, es gilt für die Änderung der potenziellen Energie, nicht für die potenzielle Energie? @Chris
Wenn die Änderung von KE Null ist, dann ist die äußere Kraft entgegengesetzt (und gleich) der vom Feld ausgeübten Kraft. Die durch äußere Kraft geleistete Arbeit ist also positiv. Also, selbst wenn Sie an PE-Änderungen denken, ist 3 nicht richtig.
Das ist eine schlechte Frage. 1. und 2. sind wahr, aber unvollständig. 3. ist falsch.

Antworten (3)

Sie können überprüfen, ob Sie es mit einem konservativen Feld zu tun haben, wenn Sie die Arbeit entlang eines geschlossenen Pfads, einer Schleife, integrieren. Sie erhalten Null, da das Integral nur vom Start- und Endpunkt abhängt, die gleich sind. Außerdem ist in einem konservativen Feld die Summe der kinetischen und potentiellen Energien konstant, egal welchen Weg ein Objekt nehmen mag. Sie können sich vorstellen, dass die Gesamtenergie zwischen zwei Reservoirs zirkuliert, von denen eines potenzielle und das andere kinetische Energie ist, während die Gesamtmenge gleich bleibt.

Beantwortet dies die Frage?

Eine konservative Kraft, F → = − ∇ v → . Dies impliziert, dass für das konservative Feld Kraft aus dem Potenzial abgeleitet werden könnte. Für ein nicht konservatives Feld könnte die Kraft nicht aus dem Potential abgeleitet werden, da solche Potentiale in differentieller Form vorliegen und es unmöglich wäre, das Potential explizit als Funktion zu schreiben und daher die potentielle Energie nur für die konservativen Felder definiert werden kann.

Sie wissen vielleicht, dass eine direkte Folge des zweiten Newtonschen Gesetzes ( F = M A ) ist die Gesamtänderung der kinetischen Energie eines Körpers Δ K ist gleich der Gesamtarbeit W von äußeren Kräften, dh

Δ K = W

Wenn die Differenz der kinetischen Energie Null ist ( Δ K = 0 ) dann impliziert das

Δ K = W = 0

damit bekommt man die gesamtarbeit W ist 0. Das impliziert eindeutig, dass (3) falsch ist, da es bedeuten würde, dass die potentielle Energie 0 ist.

Wir können die Arbeit in die Arbeit aufteilen, die von konservativen Kräften kommt W C und die Arbeit, die von den übrigen Kräften geleistet wird W R so dass

Δ K = W C + W R

Was auch bedeutet, dass wenn W = 0 Die Arbeit konservativer Kräfte ist gleich und entgegengesetzt zu der nichtkonservativer Kräfte ( W C = − W R ), und das ist alles, was wir in diesem Fall lernen.

Aus der obigen Gleichung erhalten wir auch, indem wir die Terme mischen

− W C = W R − Δ K

was deutlich zeigt, dass die negative Arbeit der konservativen Kräfte nicht die potentielle Energie ist, also ist (2) falsch.

Die richtige Antwort ist (1) durch Ausschluss.

Potenzielle Energie ist in der Tat definiert als die positive Arbeit, die von konservativen Kräften geleistet wird , was in unserem Fall der Fall ist W C , also wenn wir setzen W C = U Dann

U = Δ K − W R
dh Sie könnten potenzielle Energie auch als Energieänderung Ihres Systems abzüglich der von nicht-konservativen Kräften verrichteten Arbeit definieren.

Das ist eigentlich nicht die Definition von potentieller Energie, sondern eine Folge davon. Die eigentliche Definition ist

U = W C
oder allgemeiner bei einer konservativen Kraft F dann, wenn wir von einem Punkt im Raum ausgehen A bis zu einem Punkt B entlang eines Weges γ dann ist die potentielle Energie die Arbeit auf diesem Weg nach unten F .

Der Grund, warum Sie ein konservatives Feld benötigen, um eine potentielle Energie zu definieren, ist, dass die obige Definition nicht von dem Weg abhängt, den Ihr System von einem Punkt aus nimmt A bis zu einem Punkt B damit, welchen Weg Sie auch nehmen U ist immer gleich. Das gilt nicht für W R oder Δ K im Allgemeinen gilt es nur für ihren Unterschied (dh W C ).

Aus der obigen Beziehung und Verwendung W C = U dh

Δ K = W = U + W R
Wir lernen alternative Definitionen von U

1 - als positive Arbeit konservativer Kräfte [nicht negativ wie in (2)]

2 - als die negative Arbeit, die von nichtkonservativen Kräften geleistet wird, wenn Δ K = 0 weil dann U = − W R [nicht von der Gesamtarbeit, wie in (3)]

3 - als U = Δ K − W R

Hoffe, das klärt die Dinge auf.

Potenzielle Energie wird nur in konservativen Feldern definiert? [geschlossen]
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