作者chiushandy (是你制造了天气)
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标题Re: [请益] 一题国中物理(功与能)
时间Sat Dec 5 16:11:30 2009
关於这题,我的见解是这样,有错还请指证^^"
※ 引述《gossipking (收藏)》之铭言：
: 最近当家教遇到一题想很久都没想通的题目,总是觉得怪怪的,但是又无法自通.
: 加上我本科系也不是物理系,所以决定上来此地请教一下各位.
: 题目如下:
: 猪哥亮以4N之力,推动一重量为20kgw之物体,以等速度1m/s移动10m.
: 请问此时猪哥亮对物体所作之功是多少?
以国中生的程度来说,很显然这题只是要考W=FS
所以答案是40J
: 小弟的理解:
: 既然题目没说是光滑平面,那就通常表示有摩擦力.
: 等速度移动下的物体合力=0,因此可以得知摩擦力亦为4N.
有摩擦力的想法是对的,依题意,猪哥亮在物体移动的过程中都一直有施力
倘若不是有一个大小相等方向相反的力在扯後腿,物体不会等速度移动
: 问题来了,如果前面两句都没问题,
: 那应该可以继续求得猪哥亮所做功为40J,摩擦力所做功为-40J,
: 而物体所获得动能为1/2mv平方 = 1/2*20*1 = 10(J).
: 接下来我就不懂了..Orz
: 如果我是猪哥亮,我对物体作了40J的正功,摩擦力对物体作了40J的负功,
: 所以合力对此物体没有作功?还是我不能这样想?
: 而如果这样侥幸成立,既然这物体没有得到功,那10J的动能又是怎麽来的?
: 哪位给的?<囧>
如同你的计算,在动的过程中,物体所受的净功确实是0
但如果更仔细的想,在物体由静止到开始移动的那段时间内(假设那段时间是t'),
速度从0变成1,因此物体必然拥有加速度,也因此合力必然>0
也就是说,在0~t'间,猪哥亮要施一个比4N更大的力,来让物体"开始动"并且加速到1m/s
(回想推重物的经验,一开始是不是比较难推动,等开始动以後就可以少出一点力了?)
但题目并未说明0~t'时的状况,所幸我们有功能定理:W(合力)=动能变化量
由此可知,0~t'时,人出的力和摩擦力的所做的功=10J 这就是动能的来源
t'以後,物体开始等速运动,能量上没有变化,
人出的力全部拿去抵销摩擦力作的负功
这就好比车子在路上等速行进时依然要耗油一样,
因为路面和轮胎造成的摩擦力会不断的做负功,
引擎必须持续产生能量来对抗它,
否则速度势必会减慢
: 就算先暂时不管前面两段那应该有错的推导跟结论,如果我要说
: 猪哥亮作的功 = 摩擦力作的负功 + 物体获得的动能
: 这样的想法是错的吗?
在0~t'时是对的,但t'以後就不对了,因为t'以後物体就没有得到动能了
: 最後,题目的答案是40J.
: 我感觉我这问题很蠢啊,可是这茧越扯我是越出不去.
: 还请高人不吝指点,呜呜,好丢脸.
这问题不蠢阿,我高中时也曾经被困扰过XD
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◆ From: 140.112.220.137
※ 编辑: chiushandy 来自: 140.112.220.137 (12/05 16:14)
1F：→ chendaolong:摩擦力不作功 12/05 16:32
2F：→ chendaolong:摩擦会生热呀～怎麽都没有人想到钻木取火？ 12/05 20:15
3F：→ ntust661:钻木取火，也是因为摩擦力然後转成热能吧!? 12/06 12:09
4F：→ chendaolong:所以摩擦力既作负功又散热？那请问能量怎麽守恒？ 12/06 14:19
5F：推 kenny2963:如果你考虑热能，那摩擦力不做功，只是把动能转成热能 12/06 14:28
6F：→ kenny2963:能量守恒。但一般牛顿运动的题目不太考虑热能，所以常当 12/06 14:29
7F：→ kenny2963:摩擦力作负功，看似能量没守恒，其实只是没考虑热能而已 12/06 14:29
9F：→ chendaolong:观念，不正确观念只会让自己庸人自扰。摩擦力不作功并 12/06 14:44
10F：→ chendaolong:不是很难接受的观念，为什麽要用积非成是的观念去做解 12/06 14:44
11F：→ chendaolong:释？光学生问你：摩擦力作不作功？你怎麽回答？ 12/06 14:45
12F：→ chendaolong:不作功的不只摩擦力，磁力也不作功，那磁力怎麽参与 12/06 15:36
13F：→ chendaolong:能量守恒？ 12/06 15:36
14F：推 ntust661:热力学第一定律里面也是写着 δQ = ΔE + δW 12/06 15:42
15F：→ ntust661:热能变化 = 动能变化 + 位能变化 + 内能变化 + 功 12/06 15:45
16F：推 groccy:关於摩擦力不做功，我有一个问题想问 12/06 21:09
17F：→ groccy:如果一个移动中的物体在桌上滑行，且只受到摩擦力作用 12/06 21:10
18F：→ groccy:最後完全静止，那是谁做了负功转换掉物体的动能呢？ 12/06 21:12
19F：→ chendaolong:请看连结中那位助教的解释 12/07 00:36