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(每日一题)功的物理是力的效果在路程上的积累

2024-05-02 15:59:51综合与其它34

忘记能量几秒钟,然后深呼吸。bFU物理好资源网(原物理ok网)

首先,书上说(高中版)功的定义是力乘以距离。 既然是定义,那就意味着这个公式所表达的东西就叫做功,后面的一切都是从定义开始的。 这是正常的逻辑顺序,而不是相反。bFU物理好资源网(原物理ok网)

但自然的问题是为什么我们需要定义一种叫做工作的东西。 这其实是从牛顿第二定律开始的。 你知道F=ma描述了物体的运动,这个公式是针对物体运动的每一时刻的。 但是通过这个公式求解物体的运动超出了你现在所学的数学。如果我们考虑一些简单的情况,比如力恒定,物体匀加速运动,我们将方程两边乘以距离运动并得到 Fs=mas,因为 a=(v(t)-v(0))/t , s=(v(t)+v(0))t/2,所以我们得到bFU物理好资源网(原物理ok网)

Fs=mv(t)^2/2-mv(0)^2/2bFU物理好资源网(原物理ok网)

与原来的F=ma相比,这个方程有两个优点。 首先,它不涉及加速度,这是一个与物体本身状态无关的不直观的量。 其次,右边的部分不再与整个流程相关功等于什么,而仅与流程相关。 开头和结尾是相关的。 这两个好处使得使用起来更加方便。所以我们将左侧定义为workbFU物理好资源网(原物理ok网)

W=FsbFU物理好资源网(原物理ok网)

右边看起来像 mv(t)^2/2 的东西被定义为动能 E,所以这个方程的缩写是bFU物理好资源网(原物理ok网)

W=E(t)-E(0)bFU物理好资源网(原物理ok网)

功等于什么bFU物理好资源网(原物理ok网)

因此功等于什么,可以解释成功等于动能的变化(据说被称为动能定理)。 有些书上会说功的物理意义是力作用随距离的累积,但我想这只是为了让大家记住功的定义。bFU物理好资源网(原物理ok网)

至于这里出现了什么能量,我认为费曼的比喻是非常恰当的。 能量只是一个盒子里的块的数量。 因为这个数字是恒定的,所以您可以计算盒子中有多少块以及丢失了多少块。 换句话说,这只是一个方便的标记,这里没有什么更深层次的东西。bFU物理好资源网(原物理ok网)

更重要的是物理资源网,通过稍微修改功的定义并使用更复杂的数学来推导它,这个动能定理对于任何满足牛顿第二定律的运动都成立。 但这个修改超出了你所学过的数学范围,所以暂时只能凑合着用。bFU物理好资源网(原物理ok网)

直到写完我才看到。 对于更复杂的数学,只需转到@的答案。bFU物理好资源网(原物理ok网)