Ho qualche difficoltà a capire il concetto di lavoro negativo. Ad esempio, il mio libro dice che se abbasso una scatola a terra, la scatola non un lavoro positivo sulle mie mani e le mie mani fanno un lavoro negativo sulla scatola. Quindi, se il lavoro si verifica quando una forza provoca lo spostamento, come avviene il lavoro negativo? Le mie mani stanno spostando qualcosa?
Commenti
- Lo spostamento (e il movimento) non è sempre causato dalla forza con cui vuoi che funzioni '. Nel tuo esempio di abbassamento di un box, la gravità deve essere considerata.
- Il tuo libro potrebbe essere sbagliato. ' non sta andando giù che fa un lavoro negativo, ma, come spiegato da joshphysics, è ' è il rallentamento del movimento.
- @ffred Il libro ha ragione, poiché tenere un oggetto in un campo gravitazionale si traduce in una forza normale dal mano, e poiché il movimento è verso il basso è in effetti un lavoro negativo
- S leggermente tangenziale ma può aiutare ad avere unidea di cosa si intende per lavoro negativo, dai unocchiata alle diverse convenzioni per scrivere la prima legge della termodinamica. Puoi vedere che ciò che è definito come lavoro positivo in una convenzione è lavoro negativo in unaltra.
Risposta
Nel contesto della meccanica classica come descrivi, il lavoro negativo viene eseguito da una forza su un oggetto allincirca ogni volta che il movimento delloggetto è nella direzione opposta della forza. Questa “opposizione” è ciò che causa il segno negativo nel lavoro. Un lavoro così negativo indica che la forza tende a rallentare loggetto, cioè a diminuire la sua energia cinetica.
Per essere più matematicamente precisi, supponiamo che un oggetto si muova lungo una linea retta (come nel tuo esempio) sotto linfluenza di una forza $ \ mathbf F $, allora il lavoro svolto sulloggetto mentre subisce un piccolo spostamento $ \ Delta \ mathbf x $ è $$ W = \ mathbf F \ cdot \ Delta \ mathbf x $$ dove grassetto significa che la variabile è un vettore e il punto rappresenta il prodotto scalare. Dalla definizione del prodotto scalare, abbiamo $$ W = F \ Delta x \ cos \ theta $$ Dove $ F $ è la grandezza di $ \ mathbf F $, $ \ Delta x $ è la grandezza di $ \ Delta \ mathbf x $ e $ \ theta $ è langolo tra $ \ mathbf F $ e $ \ Delta \ mathbf x $. Si noti, in particolare, che le grandezze sono positive per definizione, quindi $ \ cos \ theta $ è negativo se e solo di $ \ theta $ è compreso tra $ 90 ^ \ circ $ e $ 180 ^ \ circ $. Quando langolo ha questi intervalli, la forza ha una componente perpendicolare alla direzione del movimento e una componente opposta alla direzione del movimento. La componente perpendicolare non contribuisce in alcun modo al lavoro, e la componente opposta al movimento contribuisce in modo negativo al lavoro.
Commenti
- Howdy. Noob di fisica qui. È necessariamente vero che se θ è compreso tra 90∘ e 180∘ cè una componente perpendicolare? Lo stesso vale per il quadrante 1? ' sto tentando di vederlo e non riesco a vederlo.
Risposta
Il lavoro è la componente della forza parallela alla direzione del moto moltiplicata per lo spostamento. Quella componente di forza potrebbe ovviamente puntare nella direzione opposta del movimento (antiparallelo). Il lavoro svolto dalla forza è positivo nel primo caso e negativo nel secondo. Ad esempio, la direzione della forza di gravità su un corpo in caduta libera (lasciato cadere da fermo) punta verso il centro della Terra che è anche la direzione dello spostamento durante la caduta. Quindi, si dice che la forza di gravità faccia un lavoro positivo sul corpo che cade. Il corpo in caduta subisce anche una forza di trascinamento verso lalto a causa della resistenza dellaria. Poiché la forza di trascinamento viene applicata nella direzione opposta a quella del movimento, si dice che stia facendo un lavoro negativo sul corpo.