Was ist die Intuition hinter „Net Work is Zero“?

Es gibt mehrere Möglichkeiten für Ihre Verwirrung - und Sie bringen mehrere verwandte Konzepte zur Sprache (Arbeit, potentielle Energie, kinetische Energie). Wenn dies passiert, denke ich, dass es hilfreich ist, eine Sache zu isolieren, von der Sie wissen, dass sie absolut wahr sein muss. Die Definition von Arbeit (für eine konstante Kraft) ist

Fragen Sie zuerst "Was ist die Arbeit aufgrund der Schwerkraft?". Dann$F=mg$,$\Delta x =x_f-x_i=$25 m (nennen Sie das$h$), aber der Winkel dazwischen$\vec{F}$Und$\Delta x$ist 180$^\circ$, So$cos(180)=-1$, Und$W_g=-mgh=-1000$J (die Arbeit aufgrund der Schwerkraft, wie Sie richtig erkannt haben).

Meiner Ansicht nach ergibt dies den intuitivsten Sinn von all den Dingen, die Sie gesagt haben. Die Schwerkraft wirkt, um das Objekt nach unten zu ziehen, also verrichtet sie negative Arbeit an dem Objekt.

So was jetzt? Wir haben verschiedene Möglichkeiten, den Rest Ihrer Frage zu verstehen. Versuchen wir es mit der Energieerhaltung:

Ok, aber wenn Sie diese Gleichung schreiben, müssen Sie wissen, was "das System" ist - damit Sie die Aussage vervollständigen können: "Ich suche nach der Änderung der potentiellen und kinetischen Energie des Systems " . In diesem Fall ist „das System“ der Block, und die Arbeit, die an dem Block verrichtet wird, ist die Arbeit Ihrer Hand . Das ist es, was den Block hochgehen lässt, das ist es, was dem System Energie hinzufügt.

Die von Ihrer Hand geleistete Arbeit ist also der von der Schwerkraft geleisteten Arbeit entgegengesetzt, und$W_h=mgh$. Nun, um zu verstehen$\Delta K$, müssen wir wissen, was die Anfangs- und Endgeschwindigkeiten sind (die wir noch nicht verwendet oder sogar benötigt haben). Sie haben gesagt, sie sind beide Null - gut, dann verstehen wir das sehr gut

Etwas beiseite: Wie können Sie feststellen, wann die Änderung der potentiellen Energie Null ist? Potenzielle Energie ist, wie viel Energie ein Objekt "verbrauchen könnte, um etwas zu tun". Wenn Sie ein Buch um eine bestimmte Entfernung anheben, möchte sich das Buch nach unten bewegen. Daher hat es potenzielle Energie gewonnen, "um etwas zu tun". Das macht für mich Sinn, aber die Definition ist Arbeit ist etwas eindeutiger, deshalb habe ich das zuerst gegeben.

Die Arbeit an einem Objekt erhöht seine kinetische Energie, aber es könnte auch seine potenzielle Energie erhöhen und daher seine nicht erhöhen$KE$. A zu erhöhen$4kg$Objekt durch$25 meters$Sie müssen der Schwerkraft entgegenwirken. Wenn Sie dies mit einer Kraft tun, die gleich ist$F_g$Wenn Sie das Objekt dann angehoben haben, wird es keine Erhöhung geben$KE$.

A zu erhöhen$4kg$Objekt durch$25 meters$du musst arbeiten. Diese Arbeit ist die Kraft, die Sie über die Entfernung aufgebracht haben, um die Sie das Objekt verschoben haben. Da es keine kinetische Energieerhöhung gibt, ist die Kraft, die Sie anwenden, gleich$Fg$und deshalb$W_{done}=mgh$

Das Objekt gewinnt definitiv$PE$. Überlegen Sie, was passiert, wenn Sie es in dieser Höhe loslassen. Dann beschleunigt die Schwerkraft das Objekt und Sie erhalten eine Steigerung$KE$.

Woher kam diese Energie? Von der potenziellen Energie hast du dem Objekt geholfen, zu gewinnen, als du es angehoben hast!.

Nehmen wir an, Sie haben das Buch unendlich langsam angehoben und die Geschwindigkeit ist null, also ist die Beschleunigung, die die Änderung der kinetischen Energie bewirkt, null, aber die Arbeit ist niemals null. Es ist mgh(m-Masse des Buches, g- nach Gravitation, h-Höhe, auf die das Buch gehoben wird).

Die Arbeit, die Sie leisten, wenn Sie das Buch herumtragen, ist Null, da sich die Höhe oder Geschwindigkeit des Buches in Bezug auf Sie nicht ändert. Bei einer statischen Person ist die Arbeit m/2 mal v hoch 2

Sie haben den Ausdruck für Arbeit in Ihrer Frage falsch verstanden, wie Sie angenommen haben$W$als Gesamtarbeit am Objekt . Es ist tatsächlich$W_g=\Delta K + \Delta {P.E}$,Wo$W_g$ist die Netto- Gravitationsarbeit auf das Objekt. Siehst du,$W=0$während$W_g=-mg\Delta h$in Ihrem Fall. Und somit,$\Delta P.E=-W_g=mg\Delta h$