Wenn die Definition von geleisteter Arbeit die Änderung der kinetischen Energie ist, leiste ich dann keine Arbeit, wenn ich eine Kiste mit konstanter Geschwindigkeit über den Boden schiebe?

Und kann ich trotzdem sagen, dass die chemische Energie in meinen Muskeln in kinetische Energie umgewandelt wird? Tut mir leid, wenn das eine dumme Frage ist, aber ich habe ein paar Physikfragen in einem Lehrbuch gemacht, und eine Frage war, warum ein Sankey-Diagramm der Energieumwandlungen in einem Auto die kinetische Energie nicht zeigt, aber wenn es bei konstanter Geschwindigkeit ist, warum Das heißt, chemische Energie aus Kraftstoff wird nicht in kinetische Energie umgewandelt, wenn sich das Auto bewegt? Und ein anderer fragte, was mit der Arbeit passiert, die an einer Kiste geleistet wird, wenn ich sie mit 65 N 52 ° mit konstanter Geschwindigkeit und ohne Angabe des Abstands auf den Boden drücke, und die Antwort besagt, dass die gesamte geleistete Arbeit in Wärmeenergie umgewandelt wird, warum? Das? Ist die Bewegung der Kiste nicht kinetische Energie?

Das Schieben einer Kiste mit konstanter Geschwindigkeit bedeutet, dass auch eine andere Kraft vorhanden ist, die Ihre Kraft ausgleicht, und daher ist die von Ihrer Kraft geleistete Arbeit gleich der negativen Arbeit der anderen Kraft.

Antworten (3)

Die Definition von Arbeit in verschiedenen Lehrbüchern ist unterschiedlich.

Am gebräuchlichsten ist es, es einfach als Produkt aus Kraft und Weg zu definieren (oder Verallgemeinerungen davon unter Berücksichtigung der Richtungen der Vektoren). Dieser Definitionsstil definiert die Arbeit, die von einer Kraft geleistet wird. Bei dieser Definition gibt es ein Problem, nämlich dass der Abstand für eine Kraft wie kinetische Reibung nicht genau definiert ist, bei der es zu Schlupf und keinem genau definierten Kontaktpunkt kommt. Bei diesem Definitionsstil gibt es einen Arbeits-Kinetik-Energie- Satz (keine Definition), der die an einem Objekt geleistete Gesamtarbeit (unter Berücksichtigung der "Entfernung" als die um cm des Objekts zurückgelegte Entfernung) mit der Änderung von KE gleichsetzt . In Ihrem Beispiel ist die Kraft Ihrer Hand auf der Box nicht die einzige Kraft, die Arbeit leistet.

Der in Ihrem Buch verwendete Definitionsstil ist eigentlich der, den ich bevorzuge . Die Definition von Arbeit als Veränderung in KE reicht jedoch nicht ganz aus, da wir in der Lage sein wollen, über die Arbeit zu sprechen, die von einzelnen Kräften geleistet wird. Bei diesem Definitionsstil ist es also besser, Arbeit als Energieübertragung durch eine makroskopische Kraft zu definieren – jede Art von Energie, nicht nur KE. In Ihrem Beispiel wird also, wie Sie sagen, die chemische Energie in Ihrem Muskel- und Leberglykogen in die Box übertragen. Gleichzeitig fließt jedoch Energie in die Reibungswärme ab. Die beiden Energieflüsse heben sich auf, sodass der makroskopische KE der Box konstant bleibt.

Wenn Sie eine Kiste mit konstanter Kraft schieben F und die Box bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit (Beschleunigung A = 0 ) bedeutet dies, dass die Gesamtkraft F T Handeln auf der Box ist F T = 0 (Weil F T = M A = 0 ). Es muss also eine andere Kraft geben F F aufgrund von Reibung, die auf die Box wirkt und Ihre Kraft aufhebt

F F = − F
(dasselbe gilt für ein Auto, mit F die "Vortriebskraft" und F F die Reibung mit der Straße).

Also eigentlich die Gesamtarbeit W T Auf die Box ausgeübt wird da 0 sein

W T = Δ K = 0
Wo Δ K ist die Änderung der kinetischen Energie und das ist 0.

Allerdings interessiert einen normalerweise die Menge an Arbeit, die man aufwendet, und aus Ihrer Sicht üben Sie eine Kraft aus F mit Abstand X damit Ihre Arbeit sein wird

W = F X
Sie verbrauchen in der Tat Energie, wenn Sie eine Kiste schieben oder Auto fahren.

Aus Sicht der Box gibt es dagegen auch eine Gegenkraft F F Arbeit anstrengen W F . Summieren der beiden Komponenten

F T X = ( F + F F ) X = Δ K = 0
anzeigt, dass
F X + F F X = 0
so dass
W = F X = − F F X = − W F
dh die Gesamtarbeit ist 0, aber die einzelnen ( W Und W F ) sind es nicht, aber sie heben sich gegenseitig auf).

Also das KE-Theorem

W = Δ K
gilt, wenn man alle auf das Objekt wirkenden Kräfte summiert . Irgendwo in der Tatsache, dass Sie Arbeit verrichten, ist jedoch noch kinetische Energie verborgen: Ihre Muskeln bewegen sich, der Boden wird sich durch Reibung aufheizen usw. Energie bleibt erhalten, aber Ihre Arbeit geht nicht direkt hinein KE der Box geht aufgrund von Reibung in "mehr abgebaute" kinetische Energie über. Aber Sie leisten auch Arbeit, wenn die Box nicht beschleunigt!

So:

  • Was ist die Arbeit, die ich ausübe? W = F X

  • Wie groß ist die Gesamtarbeit , die von äußeren Kräften auf die Kiste ausgeübt wird? W T = 0

Das Schieben einer Kiste mit konstanter Geschwindigkeit erhöht nicht ihren KE, da sie nicht beschleunigt. Wenn keine Reibung oder andere Kräfte auf die Kiste einwirken würden, würde sie sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, ohne dass Sie sie schieben würden. Die Reibung mit dem Boden und der Luftwiderstand wirken jedoch, um seiner konstanten Geschwindigkeit zu widerstehen, sodass die Energie, die Sie zum Schieben verwenden, nur den Reibungswiderständen entgegenwirkt und in thermische Energie umgewandelt wird.

Wenn die Definition von geleisteter Arbeit die Änderung der kinetischen Energie ist, leiste ich dann keine Arbeit, wenn ich eine Kiste mit konstanter Geschwindigkeit über den Boden schiebe?
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