Wie kann sich ein Objekt ohne Beschleunigung bewegen?

Wenn die Person den Block so bewegt, dass die Summe der auf ihn einwirkenden Kräfte gleich Null ist, wie kann er ihn dann überhaupt bewegen?

Stellen Sie sich eine Person vor, die den Holzblock mit Reibung entlang einer Oberfläche schiebt, wobei die Reibungskraft (eine Kraft proportional zur Geschwindigkeit des Blocks) die Schubkraft der Person genau aufhebt.

Die Kräfte addieren sich zu Null, sodass der Block nicht beschleunigt. Damit sich die Kräfte jedoch zu Null addieren, muss sich der Block bewegen .

Dieser Nachtrag behandelt die (neueste) bearbeitete Version der Frage:

Der Erste erledigt die Arbeit in der Hälfte der Zeit, die der Zweite benötigt. Hat einer der Arbeiter mehr gearbeitet als der andere?

Lassen Sie uns zunächst die Beschleunigungen am Anfang und am Ende ignorieren.

Arbeit ist Kraft durch Distanz. Ein Ziegel, der mit konstanter Geschwindigkeit gegen die Schwerkraft auf eine bestimmte Höhe angehoben wird, erfordert vom Arbeiter unabhängig von der Zeit, die er für das Anheben benötigt, eine gewisse Arbeit .

Vergleicht man also die Menge an Arbeit, die geleistet wird, während sich die Ziegel mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, gibt es keinen Unterschied.

Es gibt jedoch einen Unterschied in der Leistung , da Leistung die Geschwindigkeit ist , mit der Arbeit verrichtet wird.

Wenn die gleiche Menge Arbeit in der Hälfte der Zeit erledigt wird, ist die damit verbundene Leistung doppelt so hoch . Ein Arbeiter arbeitet doppelt so schnell wie der andere.

Schauen wir uns nun die Beschleunigungen an. Um einen Stein zu bewegen, muss der Arbeiter so am Stein arbeiten, dass der Stein kinetische Energie gewinnt.

Aber um die Bewegung des Ziegels zu stoppen , muss der Ziegel so auf den Arbeiter einwirken, dass der Ziegel diese kinetische Energie verliert.

Somit hebt sich die mit den Beschleunigungen (idealerweise) verbundene Arbeit auf und geht nicht in diese Berechnung ein.

Lassen Sie uns dies mit Ihrer ursprünglichen Frage verknüpfen:

Wie kann sich ein Objekt ohne Beschleunigung bewegen?

Offensichtlich befindet sich bei diesem Problem jeder Stein in Ruhe, wird dann kurz auf eine bestimmte Geschwindigkeit beschleunigt, bewegt sich mit dieser Geschwindigkeit über eine gewisse Strecke und wird dann kurz bis zur Ruhe verzögert.

Während des Abschnitts, in dem sich ein Ziegelstein mit konstanter Geschwindigkeit nach oben bewegt, liefert der Arbeiter eine Kraft, die die Schwerkraft aufhebt. Der Impuls des Steins ist konstant, da keine Nettokraft auf den Stein wirkt.

Aber der Stein bewegt sich aufgrund der kurzen Beschleunigung nach oben, wo er an Schwung und kinetischer Energie gewonnen hat.

Ich habe viele solcher Probleme gelöst. Es ist nicht gerade hypothetisch , aber die Frage beabsichtigt, dass Sie die anfängliche Beschleunigung vernachlässigen.

Sie haben Recht - wenn ein Objekt in Ruhe ist und Sie es in Bewegung bringen, müssen Sie eine Beschleunigung erzeugt haben . Stellen Sie es sich jedoch so vor:
Der Block liegt auf dem Boden und Sie fangen an, ihn ganz langsam anzuheben . Sie erzeugen eine Beschleunigung – aber diese Beschleunigung ist sehr gering. Sie tun dies tatsächlich, indem Sie eine Aufwärtskraft bereitstellen, die größer ist als das Körpergewicht, aber nur ein kleines bisschen größer. Genug, um eine winzige Nettokraft nach oben zu erzeugen, die wiederum diese winzige Beschleunigung erzeugt.

Hier$dF$ist diese winzige zusätzliche Kraft, die Sie dem Körper gegeben haben.

Wenn Sie es jetzt auf Ihre gewünschte konstante Geschwindigkeit gebracht haben (es wird eine sehr kleine Geschwindigkeit sein - können Sie sich vorstellen, warum? ) - wie Sie selbst gesagt haben:

die Vektorsumme der darauf wirkenden Kräfte ist gleich Null.

Daher ist in dem Moment, in dem Sie Ihre gewünschte Geschwindigkeit erreicht haben, die Kraft, die Sie auf den Körper ausüben, gleich seinem Gewicht ($=mg$) .

Also, bis Sie diese Kraft von anwenden$mg$nach oben bewegt sich der Körper mit konstanter Geschwindigkeit nach oben.

Dies wird so lange passieren, bis Sie möchten, dass es aufhört. An diesem Punkt müssten Sie die Kraft, die Sie anwenden, um einen kleinen Betrag reduzieren. Sie hätten eine Netto-Abwärtskraft und der Block wird schließlich zur Ruhe kommen. Beachten Sie, dass diese Verzögerung ebenfalls sehr klein sein wird.

Fragen wie diese möchten, dass Sie diese Anfangs- und Endbeschleunigungen vernachlässigen – sie möchten, dass Sie sie für so gering halten, dass sie vernachlässigt werden können. Warum? Dies liegt daran, dass Sie dann keine Änderung der kinetischen Energie hätten.

Beachten Sie, dass selbst wenn Sie einen Block (der auf dem Boden ruht) schnell in eine gewisse Höhe in die Luft bewegen und ihn plötzlich anhalten, Ihre anfängliche und endgültige kinetische Energie gleich sein werden ($=0$), dh:

aber Ihre kinetische Energie hätte sich um einen beträchtlichen Betrag erhöht und verringert und wäre dann wieder heruntergekommen$0$nachdem es wieder in Ruhe ist. Ihre kinetische Energie wäre während der gesamten Reise nicht konstant , dh:

Ein Grund, warum wir wollen, dass die kinetische Energie durchgehend konstant ist, ist: Wenn dies nicht der Fall wäre, besteht die Möglichkeit, dass diese Energie in Form von Wärme, Schall usw. verloren geht, während sie zu- oder abnimmt.

Das ist der Grund, warum sie "konstante Geschwindigkeit" gesagt haben und so beabsichtigen sie, die konstante Geschwindigkeit zu implizieren - indem sie sich vorstellen, dass die Anfangs- und Endgeschwindigkeit so klein sind, dass sie vernachlässigt werden können.

$P.S:$Bei solchen niedrigen Geschwindigkeiten vernachlässigen wir normalerweise den Luftwiderstand - er spielt kaum eine Rolle. (Wenn wir jedoch über ein Auto oder etwas anderes gesprochen hätten, hätten wir es nicht ignorieren können!)

$P.P.S:$Unabhängig davon, wie hypothetisch die Summe ist (ist das ein Wort? xD), was war deine Antwort? :)

Anfänglich muss eine kleine Kraft aufgebracht werden, um die gewünschte Geschwindigkeit zu erreichen, aber diese kleine Kraft wird vernachlässigt und wir beginnen mit unserer Beobachtung, nachdem der Körper die Geschwindigkeit erreicht hat und die Kraft entfernt wurde.

Die Kräfte addieren sich zu Null, die Beschleunigung ist Null. Wenn es so angefangen hat, wird es sich sicher nicht bewegen. Aber anfangs hat jemand / etwas es geschoben - Kräfte nicht ausgeglichen, den Block beschleunigt, bis eine gewünschte Geschwindigkeit erreicht war, und dann die Kräfte angepasst, um sie auf Null zu addieren.

Der Kern dieses Problems besteht darin, dass zwei Personen die gleiche Menge an Arbeit erledigen können, obwohl die von ihnen aufgebrachte Leistung unterschiedlich ist. Das Aufbringen einer höheren Leistung reduziert die Zeit, die benötigt wird, um eine bestimmte Menge an Arbeit auszuführen.

Es ist möglich, eine Geschwindigkeit zu haben, ohne gleichzeitig eine Beschleunigung zu haben (relativ gesehen). Die Beschleunigung misst die Änderung der Geschwindigkeit im Laufe der Zeit. Die Messung einer Änderung über die Zeit ist eine sehr häufige Aufgabe in der Physik. Beispielsweise misst die Geschwindigkeit selbst die Änderung der Position im Laufe der Zeit. Es ist möglich, eine Position ohne Geschwindigkeit zu haben (relativ gesehen). Es ist jedoch unmöglich, eine Position ohne Geschwindigkeit zu erreichen. Gleiches gilt für Beschleunigung und Geschwindigkeit. Es ist unmöglich, eine Geschwindigkeit ohne Beschleunigung zu erreichen.

Eine bessere Frage könnte sein: Ist es möglich, eine Geschwindigkeit ohne vorherige Beschleunigung zu haben? Die Antwort ist nein. Irgendwann muss es eine Beschleunigung gegeben haben (wenn es eine Geschwindigkeit gibt). Diese Frage ist hypothetisch. Um der Kiste ihre Anfangsgeschwindigkeit zu verleihen, muss der Arbeiter eine größere Kraft auf seine Kiste ausüben als die Schwerkraft. Damit die Box jedoch während des gesamten Problems eine konstante Geschwindigkeit hat, müsste der Arbeiter 0 Sekunden lang eine unendliche Beschleunigung anwenden, nur um sie zu starten. Obwohl dieses Problem anscheinend mit kosmischen Brechkräften zu tun hat, bin ich sicher, dass es nur dazu gedacht war, ein vereinfachtes Szenario (ohne Bedenken hinsichtlich der Beschleunigung) mit einer einfachen Lösung darzustellen.

Sehen Sie, solange es Schwerkraft gibt, gibt es Kraft, die Kraft zu zerstören, die die Schwerkraft macht, und so hängt oder bewegt es sich nach oben. Aber was ist mit dem Gesetz, wo F = ma? Wie ich sagte, sollten Sie sich an einem Ort befinden, an dem Ihnen keinerlei Schwerkraft oder Widerstand entgegensteht a ist null Aber sollte ich nichts fühlen, da die Zahlen sagen, nein würdest du nicht .. Also, wenn du die beiden Arbeiter während des Linkslaufs in diesem Verhältnis ansiehst, ja, sie fühlen nichts, außer dass sich deine Muskelzellen mit unglücklicherweise unbeständiger Geschwindigkeit zusammenziehen .. Aber am Anfang brauchten Sie tatsächlich eine Kraft ... Sie beginnen mit einer Geschwindigkeit, um den Stein zu halten, aber die Geschwindigkeit des Blocks ist Ihrer Meinung nach null, es ist tatsächlich die Geschwindigkeit, mit der Sie Ihre Hand bewegen .. Wenn Ihre Hand mit dem Block kollidiert, erscheint eine Beschleunigung, die Ihre Geschwindigkeit konstant halten soll. Aber zur zweiten Frage. Wie wir bewiesen haben, gibt es dann eine Anfangskraft, und wenn sich die Zeit der erledigten Arbeit ändert, sollte sich die Geschwindigkeit ändern, um den Abstand konstant zu halten, sodass sich die Anfangskraft, die wir bewiesen haben, ändert. Nb: Diese Antwort ist nicht professionell, da ich noch nicht einmal die Newton-Gesetze studiert habe, aber die Antwort entspricht dem Gesetz, das Sie angegeben haben, und Newton hatte, denke ich, mathematisch Recht. Wie wir bewiesen haben, gibt es dann eine Anfangskraft, und wenn sich die Zeit der erledigten Arbeit ändert, sollte sich die Geschwindigkeit ändern, um den Abstand konstant zu halten, sodass sich die Anfangskraft, die wir bewiesen haben, ändert. Nb: Diese Antwort ist nicht professionell, da ich noch nicht einmal die Newton-Gesetze studiert habe, aber die Antwort entspricht dem Gesetz, das Sie angegeben haben, und Newton hatte, denke ich, mathematisch Recht. Wie wir bewiesen haben, gibt es dann eine Anfangskraft, und wenn sich die Zeit der erledigten Arbeit ändert, sollte sich die Geschwindigkeit ändern, um den Abstand konstant zu halten, sodass sich die Anfangskraft, die wir bewiesen haben, ändert. Nb: Diese Antwort ist nicht professionell, da ich noch nicht einmal die Newton-Gesetze studiert habe, aber die Antwort entspricht dem Gesetz, das Sie angegeben haben, und Newton hatte, denke ich, mathematisch Recht.