Mam pewne problemy ze zrozumieniem pojęcia negatywnej pracy. Na przykład w mojej książce jest napisane, że jeśli opuszczę pudełko na ziemię, pozytywna praca na moich rękach, a moje dłonie wykonują negatywną pracę na pudełku. Jeśli więc praca ma miejsce, gdy siła powoduje przemieszczenie, jak działa negatywna praca? Czy moje ręce coś przemieszczają?
Komentarze
- Przemieszczenie (i ruch) nie zawsze jest spowodowane siłą, którą chcesz znaleźć '. W przykładzie obniżania należy wziąć pod uwagę grawitację.
- Twoja książka może być błędna. ' nie spada, co powoduje negatywne skutki, ale jak wyjaśnia joshphysics to ' spowolnienie ruchu.
- @ffred Książka ma rację, ponieważ trzymanie obiektu w polu grawitacyjnym skutkuje normalną siłą z ręką, a ponieważ ruch jest w dół, jest to w rzeczywistości praca ujemna
- S lekko styczna, ale może pomóc w zrozumieniu, co rozumie się przez pracę negatywną, przyjrzyj się różnym konwencjom pisania pierwszej zasady termodynamiki. Widać, że to, co jest zdefiniowane jako pozytywna praca w jednej konwencji, jest negatywne w innej.
Odpowiedź
W kontekście mechaniki klasycznej, jak opisujesz, negatywna praca jest wykonywana przez siłę działającą na obiekt z grubsza wtedy, gdy ruch obiektu jest w przeciwnym kierunku niż siła. Ta „opozycja” jest przyczyną negatywnego znaku w pracy. Taka negatywna praca wskazuje, że siła ma tendencję do spowalniania obiektu, tj. Zmniejszenia jego energii kinetycznej.
Aby być bardziej precyzyjnym matematycznie, załóżmy, że obiekt porusza się po linii prostej (jak w twoim przykładzie) pod wpływem siły $ \ mathbf F $, wówczas praca wykonana na obiekcie, gdy ulega on niewielkiemu przemieszczeniu $ \ Delta \ mathbf x $ wynosi $$ W = \ mathbf F \ cdot \ Delta \ mathbf x $$ gdzie Pogrubienie oznacza, że zmienna jest wektorem, a kropka reprezentuje iloczyn skalarny. Z definicji iloczynu skalarnego mamy $$ W = F \ Delta x \ cos \ theta $$ Gdzie $ F $ to wielkość $ \ mathbf F $, $ \ Delta x $ to wielkość $ \ Delta \ mathbf x $, a $ \ theta $ to kąt między $ \ mathbf F $ a $ \ Delta \ mathbf x $. Zwróć uwagę w szczególności, że wielkości są z definicji dodatnie, więc $ \ cos \ theta $ jest ujemne tylko wtedy, gdy $ \ theta $ jest pomiędzy 90 $ ^ \ circ $ a $ 180 ^ \ circ $. Gdy kąt ma te zakresy, siła ma składową prostopadłą do kierunku ruchu i składową przeciwną do kierunku ruchu. Prostopadły komponent nie wnosi nic do pracy, a komponent przeciwny do ruchu ma ujemny wpływ na pracę.
Komentarze
- Cześć. Noob fizyki tutaj. Czy koniecznie jest prawdą, że jeśli θ jest pomiędzy 90∘ a 180∘, to istnieje składowa prostopadła? Czy to samo dotyczy kwadrantu 1? ' Próbuję go zobaczyć i nie udaje mi się go zobaczyć.
Odpowiedź
Praca jest składową siły równoległą do kierunku ruchu pomnożoną przez przemieszczenie. Ta składowa siły może oczywiście wskazywać przeciwny kierunek ruchu (przeciwrównoległy). Praca wykonana przez siłę jest w pierwszym przypadku dodatnia, aw drugim ujemna. Np. Kierunek siły grawitacji na swobodnie spadającym ciele (spadającym z pozycji spoczynku) wskazuje na środek Ziemi, który jest jednocześnie kierunkiem przemieszczania się podczas spadania. Dlatego mówi się, że siła grawitacji działa pozytywnie na spadające ciało. Spadające ciało również doświadcza siły oporu skierowanej ku górze, spowodowanej oporem powietrza. Ponieważ siła oporu jest przykładana w kierunku przeciwnym do ruchu, mówi się, że działa negatywnie na ciało.