Wie bleibt die Energie konstant, wenn die verrichtete Nettoarbeit Null ist?

Wenn ich von X nach Y und dann zurück nach X gehen würde, wäre die von mir geleistete NET-Arbeit gleich Null.

Sie müssen hier vorsichtig sein. Kräfte, nicht Objekte, arbeiten. Darüber hinaus entspricht die an Ihnen verrichtete Gesamtarbeit Ihrer Änderung der kinetischen Energie. Daher wäre eine genauere Aussage zu treffen

Wenn ich von X nach Y und zurück nach X gehe, so dass ich in Ruhe bei X beginne und ende, dann wäre die an mir geleistete Netzarbeit Null.$^*$

Wenn Sie über das Gehen sprechen, werden Beschleunigungen normalerweise durch Reibung zwischen dem Boden und Ihren Füßen verursacht. Wenn Sie also im Ruhezustand begonnen und aufgehört haben, hat die Reibung letztendlich keine Arbeit bei Ihnen bewirkt. Das macht Sinn. Wenn Sie beschleunigen, zeigen Reibungspunkte in die Richtung Ihrer Bewegung, was eine positive Arbeit ist, die geleistet wird. Wenn Sie langsamer werden, ist das Gegenteil der Fall. Diese zu kombinieren ergibt kein Netzwerk.$^{**}$

Das ganze "Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu leisten" kann ein gutes qualitatives Bild sein, aber es ist normalerweise nicht so zweideutig, wenn Sie sich stattdessen auf die genaueren Definitionen und Beziehungen konzentrieren.

$^*$Wir müssen hier nicht wirklich zum Ausgangspunkt zurückkehren, um zum Kern der Diskussion zu gelangen, aber ich habe es belassen, da es sich um Ihr Szenario handelt.

$^{**}$Das ist eigentlich nicht ganz richtig, denn wenn Sie nicht ausrutschen, bewegt sich der Kontaktpunkt zwischen Ihren Füßen und dem Boden nicht, wenn Sie einen Schritt machen. Daher leistet die Reibung hier eigentlich keine Arbeit. Wenn man jedoch vorsichtiger mit der Zerlegung der verschiedenen Körperteile, beweglichen Teile, Kräfte usw. umgeht, kommt man sowieso zu den gleichen Schlussfolgerungen. Ich wähle eine weniger genaue Beschreibung, um eine klarere Antwort zu erhalten.

Ah ja, ich denke, diese Frage kann nur durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beantwortet werden. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt implizit, dass es niemals einen 100% effizienten Kreisprozess geben kann. Wenn Sie den Körper zuerst von Punkt A nach Punkt B bringen, dann müssten Sie etwas mehr Arbeit leisten, um den Prozess plötzlich wieder in den ursprünglichen Zustand zurückzuversetzen.

In Wirklichkeit ist es also nicht wirklich möglich, den Körper von Punkt A nach Punkt B zurückzuschleifen, es wird definitiv eine Menge Verluste wie Reibungsverluste, Luftwiderstandsverluste usw. geben. Die Höhe des Verlusts können Sie nur anhand der Größe berechnen Messung der Anfangs- und Endenergie.

Sie finden diesen Stapelaustausch vielleicht interessant , obwohl die Antwort sich auf Thermodynamik bezieht, gilt sie gleichermaßen für das Beispiel, das Sie mit Kräften haben.

Aber nutzen wir nicht Energie, um uns von einem Punkt zum anderen und dann wieder zurück zu bewegen?

Nicht wirklich. Du brauchst nicht einmal zurückzugehen. Alles, was Sie tun müssen, ist von zu beginnen$A$in Ruhe und enden bei$B$im Ruhezustand.

In Ermangelung von Verlustleistung (wie Luftwiderstand schließlich in "Wärme" umgewandelt wird, wodurch die Lufttemperatur erhöht wird), verbrauchen Sie überhaupt keine Energie. Sie wandeln es einfach in Bewegung (kinetische Energie genannt) um, wenn Sie beschleunigen, und erhalten es zurück, wenn Sie langsamer werden.

Sehen Sie sich die Betriebsanzeige eines Elektroautos an. Wenn Sie langsamer werden, ist das Auto in der Lage, einen Teil der Bewegungsenergie wieder in Strom umzuwandeln und in der Batterie zu speichern. Wenn alles perfekt wäre, könnte es beim Abbremsen 100 % der für die Beschleunigung aufgewendeten Energie zurückgewinnen.

Natürlich sind die Dinge im wirklichen Leben weit davon entfernt, perfekt zu sein, wegen vieler physikalischer Prozesse wie Reibung, Luftwiderstand, Wärmeverlust bei chemischen Reaktionen ...