Re: [问题] 系统内力可能会作功?

楼主: daoeasy (道易析)   2019-04-27 20:38:38
作功定义:力*施力点位移,而非受力物的"质心"位移
如果将物体"质点化",则施力点位移=质心位移
功-动能原理的适用情况:每个质点有明确的初动能和末动能
如果涉及到内能或热能,也就是物质内分子散乱运动的动能和位能
则无法使用功-动能原理
你愈跑愈快,或开车愈开愈快,路面摩擦力在不打滑的情况下均不作功
虽然人和车受到的摩擦力方向和"质心"位移方向相同
但摩擦力仍不作功,因为施力点速度=0
那么人和车的动能增加哪来的?来自人体和汽油的化学能
也就是物质的内能,此时功-动能原理不适用
进入龙腾讲义的这题目
1.作用力-反作用力的施力点相同
则这一组力所做的总功是0
木条-木块交互摩擦,摩擦力的施力点相同
所以总功 = 0
系统减少的动能转为热能,能量守恒仍然成立
  但是功-动能原理不适用,因为涉及热能
2.将木条和木块分别视为质点
两质点的位移不相同
所以木块对木条作的正功和木条对木块作的负功之绝对值不同
所以总功不为零
此二质点有明确的初动能和末动能,适用功-动能原理
交互所作的总功=系统总动能变化(因为没有外力作功)
3.总结,观点不同则答案不同
以大考中心出过的说明试题,也是将木条和木块质点化
公布答案总功为负
物理奥林匹亚初赛考过此题,公布答案总功为零
4.内力究竟作不作功?
地球以万有引力吸引苹果,苹果也以万有引力吸引地球
假设两者初速均为0,则两者均对对方作正功(因为位移和力同方向)
所以总功为正
即使假设地球恒不动,则苹果对地球作0功,地球对苹果作正功
  总功仍为正
显然的是内力会作功
如果以电荷间的静电力为例也是雷同
※ 引述《narep (narep)》之铭言:
: https://i.imgur.com/hIzlVa7.jpg
: 想请问大家上面这个题目的观念。
: 如果把木块和长方体圈为一个系统,则它们接触面上的摩擦力是内力,假设木块相对于
: 长方体的位移是d,长方体在地面上移动L,则摩擦力f对木块所作的负功为-f(L+d),摩擦力
: f对长方体作的正功为f L,摩擦力对系统作的功=-f(L+d)+fL=-fd,由此可知,系统内力
: 不一定不作功。
: 但是邱博文物理的讲义又写说"系统内力不作功,外力才会作功",和这个题目有点矛盾
: !
: (如下图的观念二所述)
: https://i.imgur.com/0xf4Qh9.jpg
: 跪求高手解惑啊!谢谢~
:
:
作者: Eriri (英梨梨)   2019-04-27 20:49:00
功是不同能量转移的过程 能量守恒跟有没有做功其实无关 即使能量是守恒的 过程中也可能牵扯到内力做功举个例子来说 两个物体被引力互相吸引 引力是会做功的 但这个功可以看作是位能变化 于是总力学能不变 但是动能跟位能各自产生变化
楼主: daoeasy (道易析)   2019-04-27 20:52:00
能量守恒与否 力学能守恒与否 均与内力作功与否无关
作者: Eriri (英梨梨)   2019-04-27 20:54:00
用这个例子说明内力做不做功 我觉得只会让他更搞混 这个例子的矛盾来源是 木块跟长方体各自被想成是完美的刚体 但完美刚体根本就不存在 两者之间摩擦力详细作用机制不明 最微观而言 摩擦力的受力点根本不可能在同一点上如果你把微观的原分子一起列入考虑 那么功能定理总是适用的 热能跟化学能也可以被看作是原分子的动能与位能 化学能并不是直接就可以转化成车的动能以你举的例子 原分子释放化学能变热 可以看作是原分子的位能变成动能 而原分子撞击了引擎 于是齿轮跟轮子转动 碰到地面的过程 轮子的原分子跟地板原分子 彼此之间的位能改变于是改变了动能 使得车子得以前进这一连串的过程 全部都有各种内力的做功 只是因为对于这一连串的微观过程缺乏资讯 过度地简化成摩擦力作用在一个点上所以才会得出摩擦力不做功 可是 其实不通过各种内力的做功整段过程根本就不可能实现所以 这牵扯到 到底是把摩擦力当作是这一连串的过程的总和或者 把摩擦力想成是非常理想的情况 真正只作用在一个点而把其他过程分开 但真实的摩擦力一定不可能是后者那么理想
作者: jackcrow (我不相信偶然)   2019-04-27 23:12:00
Eriri将车子能量转换过程微观的转换过程解释的真不错
作者: kbccb01 (王同学)   2019-05-01 14:27:00

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