Warum eine Kiste, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, keine Arbeit leistet?

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Dies war eine Frage aus einer früheren A-Level-Arbeit und die Frage ist ziemlich einfach.

Ich hatte es eilig, also konnte ich nicht viel über dieses Problem nachdenken und entschied mich C als meine Antwort, überprüfte es auf dem Lösungsschlüssel, und ja, meine Antwort war richtig. Also beschloss ich, mir die Optionen noch einmal kurz anzusehen, und fragte mich, warum ich mich entschieden hatte C .

Per Definition W = F × D , und nach Newtons 1. Gesetz bedeutet ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit, dass keine unausgeglichene Kraft auf es einwirkt, also wenn F Ist 0 , heißt es, dass das Objekt keine Arbeit verrichtet.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einAlso habe ich das Szenario etwas abgewandelt, stelle mir vor, ich schiebe ein Auto mit konstanter Geschwindigkeit, laut Definition arbeite ich nicht am Auto, aber das kommt mir nicht sehr intuitiv vor. Ich wende eindeutig meine Energie auf, um das Auto zu schieben, was mich schließlich erschöpft.

Um auf den ersten Fall zurückzukommen, nahm ich an, dass die Oberfläche, auf der die Box gleitet, reibungsfrei ist und auf einer massiven Vakuumkammer platziert ist. Wenn meine Hand diese Kiste anfangs gedrückt hat und ich sie nach einer Weile loslasse, bewegt sie sich mit konstanter Geschwindigkeit, wird dies plötzlich sinnvoll, da sie nicht gedrückt wird und somit keine Arbeit geleistet wird.

Es scheint, dass ich beim Loslassen einer Box ohne Widerstandskraft keine Arbeit geleistet habe, aber als ich das Auto geschoben habe, habe ich es getan. Irgendwie widersprüchlich und verwirrend. Welches Konzept fehlt mir? Jede kurze Erklärung wäre großartig!

Ein Fehler dieser Frage (und vieler Fragen zur Arbeit, die ich in einleitenden Texten sehe) ist das Versäumnis, das System und die zu berücksichtigende Kraft (oder Reihe von Kräften) zu identifizieren. Wenn der Schüler nach Argumentation und Anwendung physikalischer Prinzipien benotet wird, ist die Art und Weise, wie er diese Dinge identifiziert, Teil Ihrer Bewertung, aber in einem Multiple-Choice-Kontext wie diesem gehen Sie davon aus, dass der Schüler diese Dinge auf die gleiche Weise identifiziert wie die Frage Autor hat. Keine gute Sache.
@dmckee Genau! Diese Fragen, zumindest einige davon, sind verwirrend. Warum sagt der Autor nicht einfach reibungslos , sie versuchen, ideale Szenarien mit einem realen zu verbinden, was eindeutig nicht gut ist. Wie würde ein Student wissen, dass die Kiste freigegeben und rübergeschoben wurde, wir sind irgendwie aufgefordert, so zu denken, wie es die Autoren tun. Sie müssen diese Gewohnheit wirklich korrigieren.

Antworten (3)

Ihr Beispiel, ein Auto mit konstanter Geschwindigkeit zu schieben, macht Arbeit, weil Sie Kraft auf das Auto ausüben .

Der Unterschied besteht darin, dass in diesem Fall eine Reibungskraft vorhanden ist, die ebenfalls arbeitet, im direkten Gegensatz zur Arbeit, die durch das Drücken geleistet wird. Die von Ihnen am Auto geleistete Arbeit wird durch die am Auto geleistete Arbeit aufgrund von Reibung ausgeglichen, und daher ändert sich die kinetische Nettoenergie nicht, da sowohl Sie als auch der Boden Arbeit am Auto leisten.

Der Hauptunterschied in den Beispielen hier ist die Einbeziehung einer Kraft, die der Bewegung entgegenwirkt. Wenn Sie im Autobeispiel aufhören zu schieben, würde die Reibung weiter am Auto arbeiten, bis es aufhört; Aus diesem Grund ist eine konstante Kraft (und damit Arbeit) erforderlich, um das Auto zu bewegen.

Kleine Anmerkung, ich hätte das Wort "Sie" und nicht "sind" kursiv gesetzt, um den Agenten zu betonen, der die Arbeit erledigt.
@Triatticus Das wollte ich aber nicht betonen. Es bezog sich eher auf " Also habe ich das Szenario ein wenig geändert, stell dir vor, ich schiebe ein Auto mit konstanter Geschwindigkeit, laut Definition mache ich keine Arbeit am Auto, aber das scheint nicht sehr zu sein intuitiv für mich. “ Ich weise darauf hin, dass sie laut Definition Arbeit verrichten ; nicht, dass sie arbeiten.
@J Mac Also ging die Frage im Grunde davon aus, dass die Box freigegeben wurde und durch diese reibungsfreie Oberfläche gleitet, oder?

Eine mathematische Gleichung würde Ihnen wirklich helfen, nämlich das Arbeitsenergie-Theorem:

D W T Ö T A l = D K S j S T e M
D K S j S T e M = 0
D W T Ö T A l = 0

Hoffe das hilft!

Ich glaube, Sie vermissen keinen Begriff und haben bereits am Beispiel Auto auf die Relevanz der Reibung hingewiesen.

Intuitiv verrichtest du Arbeit, wann immer irgendetwas passiert, das Energie von einer Form in eine andere überträgt. Im Autobeispiel übertragen Sie die Energie vom Schieben auf das Aufheizen der Oberfläche, mit der das Auto reibt. Im Kastenbeispiel gibt es keine Reibung. Würde die Kiste beschleunigen, wäre Arbeit erforderlich, um sie dazu zu bringen, sich immer schneller zu bewegen. Aber da es sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, fließt keine Energie von irgendwo nach irgendwo anders. Der Zustand ändert sich nicht, die Kiste bewegt sich für immer auf die gleiche Weise.

Warum eine Kiste, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, keine Arbeit leistet?
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