Wie erhöht sich die potenzielle Energie ohne Arbeit?

Wenn die Geschwindigkeit konstant bleibt, ist das Netzwerk Null, aber die von den einzelnen Kräften geleistete Arbeit ist es möglicherweise nicht. In Ihrem Fall,

$$\begin{align} W_{\text{net}} = W_g + W_{\text{drag}} = 0 \end{align}$$ Sowohl Sie als auch die Schwerkraft leisten also Arbeit, es ist nur so, dass die Schwerkraft unabhängig von der Arbeit, die Sie durch Ziehen leisten, abzüglich Folgendes erledigt:$W_g = - W_{\text{drag}}$. Indem Sie diese Arbeit machen, speichern Sie Energie als potentielle Energie im Erde-Schlitten-System $$\begin{align} \Delta U_g = -W_g = W_{\text{drag}}. \end{align}$$

Die Nettokraft ist am Ende 0, aber Sie wenden immer noch eine Kraft an, weil die Schwerkraft nach unten zieht.

Die Schwerkraft übt eine Kraft den Hügel hinunter aus. Um den Block also auf einer konstanten Geschwindigkeit zu halten, müssen Sie eine entgegengesetzte Kraft ausüben. Dies bedeutet, dass Arbeit angewendet wird.

Angenommen, ein Block fällt einen vertikalen Schacht hinunter. Am oberen Ende befindet sich eine Umlenkrolle (dies entspricht dem Hochziehen eines Blocks um 90 Grad). Wenn der Block eine Masse von 10 kg hat, nähern wir uns der Erdbeschleunigung an$10 \frac{m}{s^2}$. Nach Newtons zweitem Gesetz werden 100 N Kraft entlang der Welle auf die Box ausgeübt. Um dem entgegenzuwirken, müssen Sie mit 100 N Kraft (über die Umlenkrolle) hochziehen. Angenommen, Sie ziehen es 10 Meter hoch. Das bedeutet, dass die geleistete Arbeit 100 N * 10 m oder 1000 J beträgt.

Der Arbeits-Energie-Satz sollte immer Ihr Ausgangspunkt sein:

$$\boxed{K_1 + W = K_2} \quad \text{or} \quad \boxed{\Delta K = W}$$

Sie sollten dies lesen als:

Die Änderung der kinetischen Energie des Objekts entspricht der gesamten an dem Objekt verrichteten Arbeit.

Gesamtarbeit bedeutet Arbeit aller Kräfte! Wenn die Änderung der kinetischen Energie Null ist, bedeutet dies, dass die gesamte an dem Objekt verrichtete Arbeit Null ist. Aber wenn die Gravitationskraft etwas Arbeit geleistet hat, von der wir wissen, dass sie es getan hat, weil das Objekt seine Höhe geändert hat, dann muss es eine andere Kraft (oder Kräfte) gegeben haben, die genau die entgegengesetzte Arbeit geleistet haben:

$$W_F + W_G = 0$$

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Angenommen, Sie schieben das Objekt den Hügel hinunter, dh es gibt keine äußere Kraft außer dem anfänglichen Stoß, den wir im Moment vernachlässigen. Das Objekt beginnt bei$K_1 = 0$und auf dem Weg leistete die Gravitationskraft etwas Arbeit. Was ist die endgültige kinetische Energie? Unter der Annahme, dass keine anderen Kräfte wie Reibung vorhanden sind, wird die gesamte potenzielle Energie der Gravitation in kinetische Energie umgewandelt. Im Allgemeinen wird die durch Schwerkraft verrichtete Arbeit definiert durch

$$\boxed{W_G = - \Delta U_G = -(U_{G,2} - U_{G,1})}$$

Wo$U_G$ist die Gravitationspotentialenergie.

Arbeit ist Weg mal Kraft - sie ist keineswegs Null, wenn man ein Objekt bergauf betäubt, selbst bei konstanter Geschwindigkeit.

Die Arbeit, die in die potentielle Energie eintritt, ist die Arbeit, die das Feld (in diesem Fall die Schwerkraft) verrichtet, und sie ist endlich. Es gibt auch Arbeit, die von der Person verrichtet wird, die das Objekt betäubt, sowie möglicherweise Arbeit, die durch Reibung verrichtet wird – aber diese wirken sich nicht auf die potenzielle Energie der Gravitation aus.