曲线运动的有用功包括:
1. 克服重力做功:在曲线运动中,物体需要克服重力做功,以使重力势能增加或动能和重力势能之和增加。
2. 阻力做的功:在曲线运动中,物体可能会受到阻力的作用,需要克服阻力做功,以消耗机械能。
此外,如果物体在曲线运动中同时存在动能增加和动能减少(即速度增加和减小),那么除了有用功外,还有部分功能转化为热能(内能)。
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问题:一个物体在光滑的水平面上以一定的初速度做曲线运动。在运动过程中,物体受到一个与初速度方向垂直的恒力作用。请说明物体在这个过程中所受的合外力以及有用功。
答案:
2. 有用功:有用功是指对物体做的功,能够使物体的动能增加或者转化为其他形式的能量(如热能)。在这个问题中,物体的初速度和末速度不在同一方向上,因此物体在运动过程中需要克服恒力做功。这个过程是有用功,因为它增加了物体的动能。
具体来说,假设物体在初速度方向上的位移为x1,在恒力方向上的位移为x2(与初速度方向垂直),那么物体在这个过程中所受的合外力做的有用功为:
W = (1/2)mv^2 - (1/2)mv1^2 = (1/2)m(v^2 - v1^2)
其中v是物体的末速度,v1是物体的初速度。由于恒力是垂直于初速度方向的,所以恒力做的功只影响物体在垂直于初速度方向上的位移,即x2。因此,我们可以将有用功表示为:
W = Fx2 = F(x1 + x2)
其中F是恒力的大小。
综上所述,物体在这个过程中所受的合外力为恒力,方向与初速度方向垂直,它使物体的动能增加了,因此有用功为正值。