作者Philethan (PE)
看板Physics
标题Re: [问题] 作功跟位能为何差一个负号?
时间Sat Oct 22 12:52:47 2016
之所以会觉得奇怪,是因为我们尚未理解「位能不是物体的能量」的意涵。
法拉第之所以提出力线,甚至Maxwell是基於存在着以太的前提来推出以太的
流体方程式的精神,其实就是讲同样一件事情:
「
超距力不应该存在,毕竟这非常违反直觉。我怎麽能隔空抓药呢?」
看看牛顿当时说的一段话:
「
实在难以想像没有生命的物质能够作用与影响其它物质,
不需要非物
质传递机制,不倚靠彼此接触…….对物质而言,引力应该是内在的、固
有的、基础的,
使得一个物体能够作用於以真空相隔有限距离的另一个
物体,不需要通过任何媒介传递作用力从一个物体到另一个物体,这对
我来说是一个
特大荒谬,我相信不会有任何在哲学方面具有足够思考能
力的人士会坠入其中。引力必定是由按照某种定律作用的机制所造成的。
至於这机制到底是物质的还是非物质的,在这里我留给我的读者来思考。」
话说回来,那 F=-dU/dx究竟是什麽意思?或者,Fdx=-dU是什麽意思?
设想有一木块从空中落下,移动了 dx,那麽我们说
重力场对木块作功为 Fdx,因此,W = Fdx = dE(木块)。
请问木块的能量来自於「谁」?其实就是来自重力场(而不是
地球),因此,木块对重力场作功就是 -Fdx,可以根据牛顿
第三定律理解它,所以,-Fdx = dE(重力场),而重力场的能
量就是重力位能(U)。
由此可得:重力场对木块所作的功 = W = Fdx = -dE(重力场) = -dU。
值得注意的是,W有两种意涵,一种是重力场对木块所作的功,一种是
木块对重力场所作的功。然而,
我们只会用到重力场对木块所作的功,
所以我们写下的「W」,总是这个意思。
【注】传统国高中物理课程,都会将位能视为「物体与地球共有的」能量,
但按照上述说法,「物体与地球共有的能量」是无意义的。能量是存在於
场之中,也就是重力场之中。重力位能不是物体的,而是重力场的。在古典
物理中,重力场能承载能量、能承受力量。
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更多想法可参考我以前写的文章,《古典物理之重力场的意义分析》。
http://goo.gl/8WfyaZ
也可以参考 Mary B. Hesse 的
《Forces and Fields : The concept of Action at a Distance》
上述一切想法皆源自 Mary B. Hesse 的书,以及自己的整理。
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 140.112.250.76
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※ 编辑: Philethan (140.112.250.76), 10/22/2016 12:55:52
1F:推 chihshanfang: 好文 10/22 13:17
2F:推 chris100466: 谢谢!帮助甚多 10/23 06:50