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[問題] 初學者問位能

最新2023-11-06 23:31:00
留言42則留言,6人參與討論
推噓5 ( 5037 )
想請教國中理化觀念,當一個物體m被外力F等速提起來高度d, 此時我們說外力做正功=F*d,重力做負功= -mgd, 兩個大小相同正負相反,所以對物體來說沒有動能變化。 那為什麼又要說位能是外力做功儲存起來的結果, 一直很困擾位能這個觀念 上網查了一些說法,以下這個很接近我想問的問題 用手拿木塊,把他往上抬高。從能量角度來看有兩種說法: (1)你的手對這個木塊作功,所以能量提高。 (2)考慮重力和你的手的作用力方向相反 所以做的總功是0,那多出來的位能哪來的? 這個多出來位能到底該怎麼思考比較好呢? -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.193.90.221 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1698885379.A.981.html

42 則留言

pphhxx, 1F
做功=轉移能量,是一個動態行為

pphhxx, 2F
人對物體做正功(能量從人轉移到物體身上)

pphhxx, 3F
同時重力對物體做負功(能量從物體轉移到??)

pphhxx, 4F
對物體來說,能量一出一進,所以物體沒有得到動能

pphhxx, 5F
但是能量轉移到哪裡了呢? 上面的??就是儲存起來的位能

cloudwolf, 6F
位能跟功的關係,要從"保守力"開始。

cloudwolf, 7F
物理學家發現,某些力在對移動做功的時候,與物體移動

cloudwolf, 8F
路徑無關,只與物體位置變化有關。

cloudwolf, 9F
所以觸發了"位能"的概念,用這個概念來處理保守力做的

cloudwolf, 10F
功,就會比較方便簡單。

cloudwolf, 11F
以手拿木塊抬高來看,如果要引入重力位能的概念,那就

cloudwolf, 12F
不要引入重力做功的計算。

cloudwolf, 13F
因為這等於是重複計算了重力的影響。

cloudwolf, 14F
不引入位能的概念:手拿木塊出力F等速上升d高度。W=F*d

cloudwolf, 15F
因為等速F=-mg,重力作功W'=mg*d=-F*d。合力作功W+W'=0

cloudwolf, 16F
引入位能的概念:手拿木塊出力F等速上升d高度。W=F*d

cloudwolf, 17F
因為等速F=-mg.木塊位置上升d,重力位能變化W'=mg*d

cloudwolf, 18F
外力作功=能量變化 W=W'

callmedance, 19F
感謝兩位的說明,我感覺比較懂了

alfa871212, 20F
非保守力作功 力學能變化

alfa871212, 21F
保守力作功 負的位能變化

alfa871212, 22F
合力作功 動能變化

alfa871212, 23F
用這樣想比較容易

ERT312, 24F
"所以做的總功是0,那多出來的位能哪來的?"

ERT312, 25F
只考慮木塊(視為單一質點)是不會有位能的

ERT312, 26F
必須要有兩個質點以上才會有位能

cloudwolf, 27F
"位能"是"只與位置有關的能量"。從"外力做功"的觀點來

cloudwolf, 28F
看。並不需要"兩個質點以上"這種必要條件。

ERT312, 29F
精確一點講,位能是與兩個物體的"相對位置"有關,只有一個

ERT312, 30F
粒子無法談位能,位能也不是一個粒子可單獨具有。

ERT312, 31F
若只與位置有關,換個慣性座標之後,位能可能就會跟時間有

ERT312, 32F
關了。

cloudwolf, 33F
只要在一定的空間中,存在一個保守力場。就可以定義該

cloudwolf, 34F
空間的位能分布。

cloudwolf, 35F
如果該保守力是重力,通常會稱相對應的位能叫重力位能

cloudwolf, 36F
如果保守力是庫倫力,那就會稱呼為電位能

cloudwolf, 37F
而從場的觀點出發,只要確定要討論的空間中是屬於保守

cloudwolf, 38F
力場即可。產生場的來源可以在空間內,也可以在空間外

cloudwolf, 39F
甚至搞不清楚場的來源都沒關係,空間外的場是否為保守

cloudwolf, 40F
力場也不重要。只要在討論的空間中是保守力場就可以使

cloudwolf, 41F
用"位能"系統這樣方便的理論來處理該保守力做功的問題

Vulpix, 42F
那就是要看與場源之間的相對位置的意思啦。