作者Beachboy (天煞孤星)
看板Physics
标题Re: [问题] W=FS的由来
时间Tue Jul 3 19:31:09 2007
回应 推文的问题
就我这样的逻辑推演,我是认为在这边没有先後定义的问题。
理由如下
※ 引述《Beachboy (天煞孤星)》之铭言:
: 我不知道当时的情况是怎麽定出W=FS这件事情。
: 但就我学的,和我理解的是这样:
: 国中学过,「当物体的“运动状态改变”或“产生形变”,我们说该物体有受“力”」。
: 在高中物理,就可以说明W=FS的原因。
: 考虑以下情况:
: 有一物体在一直线上(简化讨论),经过一段距离S,速度改变了。
: ‧假设理想刚体(不讨论形变)。
: ‧运动学学过,初速和末速和位移的关系为 V(末)^2 = V(初)^2 + 2aS ........(1)
: 两边都乘上 (1/2)m
: (1)式可以得到
: (ma)S = 1/2(mV末^2) - 1/2(mV初^2)
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 这到一步的时候,尚未出现任何定义
只要你学过运动学,这一步就是ok的。
要描述一个物体的运动状态,包含速度V 和 质量m。
这个告诉我们,当物体受力的时候(ma=F),会有运动状态的变化。
受力作用一段距离,会让该物体的能量(包含V和m)产生变化,
就把这个描述运动状态的量1/2(mV^2)称为「动能」,
顺便也把FS称为「功」。
谁先谁後,历史上怎样我真的不清楚,但在这边,只是取名字的问题。
反正,"FS" 和 "1/2(mV^2)"有关是一个必然推论的结果。
当然,描述物体运动状态还有另一个量可以表示,就是动量P=mV。
动量是向量,动能是纯量。都包含m和V。
如果力作用一段"时间" ,变化的就是动量。
Ft = mV(末)-mV(初) = ΔP
在我的观念里面,“定义”只是取个名字。而不是无中生有的东西。
就算不去定义FS叫做功,在物理上,大自然还是有一个事实,就是
「当物体受力作用一段距离,其质量、速度大小平方乘绩的一半会改变」这样而已。
至於要把“受力作用一段距离”叫做功,
把“质量、速度大小平方乘绩的一半”叫做动能,
似乎,就不是那麽要紧。
知道在干嘛就可以了。
definition在物理上和数学上我觉得差很多。
definition在物理上只是取个name,实质意义不大。
而在数学上,definition则是一个逻辑演译的开始。
先定义出一个东西,开始逻辑推倒,这是数学家喜欢做的事情。
然而在物理上,你没事定义一个无法用到或是不存在的物理量,那能干嘛?
物理学家不会随便去定义东西,是自然而然发现有这回事,去取个名字而已。
例如,你说我高兴定 P = m^2V,然後开始推导....
那是怎样,有什麽意义? 囧~
做实验发现,物理受力一段时间,变化的是质量一次方乘上速度。
就把这个叫做动量,不是故意要这样取,是自然也是这样才取的。
不然,m^2V的确也是可以描述运动状态(包含了m和V),只是这样没用而已。
: → FS = ΔK ...........(2)
: 而1/2(mV^2)是动能(假设这你可以接受),单位是焦耳,能量的单位。
: 我们发现,当物体受到一个力作用一段距离,动能会发生变化。
: (2)式称为「功能原理」。
: 最後只是把FS取个名字,称为功,W≡FS。
: 可以理解成“对某物体做功(正功),就是表示可让该物体变快(动能变大)”。
: 最後,我自己的心得,归纳的结论:
: 1. W≡FS ,只是一个名称上的命名。
: 2. FS 为什麽造成动能变化? 只是物体运动状态改变,加上运动学必然的结果。
: 因为我们已经先认定(假设),运动状态改变的物体,是有受到某种“力”的作用。
: 真要说起来,力(force)是什麽,谁看过谁知道呢?也许是交互作用(interaction),
: 或是场(field),或甚至是时空扭曲的问题,....。
: 我只知道这些了XD
: ※ 引述《ayuiop (活跳跳28)》之铭言:
: : 我是个高中生
: : 请问我如果想要了解当初 W=FS 的定义过程
: : 我该去找什麽参考资料?
: : 我的老师说这曾经吵了好几年 还挺好奇到底古人怎麽吵的
: : 我用google试着搜寻了 但没有令我满意的
: : 谢谢
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1F:推 waytin:同意,谢谢你的解释 07/04 09:20