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质点组所受外力不做功.借着此外力内力做功能否改变质点组整体的平动动能(或称质心动能)?

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/06 16:08:30
质点组所受外力不做功.借着此外力内力做功能否改变质点组整体的平动动能(或称质心动能)?
可以,人走路就是内力做功的一个典型例子. 再答: 对不起我离开大学已经好多年了,手头也没有什么资料。不过有些东西学了不会忘记。为何说"(内力无法改变质心的运动状态是在动量这个意义上讲的)",你可以再看一下书本,正常情况是从质点系各部分所受内力的矢量和为零开始展开的,以此来撇开内力对质心运动的影响。这部分内容是归为质点组的动量定理和动量守恒定律。而质点组的动能定理是另外一块东西,更何况不用书本,我们也可以在现有基础上通过一些具体例子分析出内力做功对质点组动能的影响。(当然前提是你得清楚功的确切定义是什么。你应该知道吧?)回去翻了翻了,找到了点东西。这是美国哈里德,瑞斯尼克,沃克合著的《物理学基础》(机械工业出版社,张三慧,李椿等译)上记的,比较明确的指出内力对系统动量的影响。
再问: 辛苦!谢谢!
再答: 不客气,质心运动学里这部分是最让人困惑的地方,再加上国内的一些教材语焉不详,很容易形成这种矛盾的想法,需要自己去思考。
再问: 人站在静止的传送带上加速走路,相互做功,这里
力的作用点没有位移,所以根据力的作用点有没有位移能判断一个力是否做功吗?
再答: 功的定义:力和力的作用点位移的点积。力的作用点不动,力就不做功。
还有相互做功什么意思?人在传送带上走路,可没有什么外力在做功。
再问: 人由静止开始加速走路,传送带由静止加速,传送带动能增加,是"没有什么外力在做功"吗?
再答: 你不是说是静止的传送带吗?
更何况,干嘛要搞这么复杂?看样子,连人在地面上走路,外力做不做功你似乎还不确定,你先把确定下来,再谈其他的。
再问: 说静止的传送带,指本来静止,就象跑步机上的,人一跑,脚下踩的就不能保持静止了。
不是要搞这么复杂,这个例子比人在地面上走路,外力做不做功更容易确定下来。如果你忙,就先谢谢了!
再答: 我还是一句话,你先把简单的情况搞明白,再去看传送带的问题。
不过可以先附上我的答案,你可以参考一下。
鉴于这个问题中,对不同的人观点不一样,所以我们先在地面参照系中说一下:从地面上来看,人和传送带间的静摩擦力对人做正功,对传送带也做正功,因为两者动能都增加(这里用到功能关系,并注意这里有两个摩擦力),另外在地面上看来,人与传送带间的静摩擦力作用点是有位移的,因此静摩擦力是做功的。但是一对静摩擦力所做总功始终为零(这个结论和参照系选取无关),那么人和传送带的动能是哪来的?
从传送带的角度来看,并没有什么力在做功,也许你要说既然没力在做功,那为什么人的动能增加了?至少这里传送带对人的静摩擦力是不做功的,因此这个力的作用点并没有位移。更何况,如果传送带对人做了功,那传送带损失了什么呢?
再问: 谢谢!以传送带为参照系是复杂先不考虑。我只想弄明白以地面做参照系的情况。你说这时作用点有位移,两个摩擦力作用点位移同向吧?但两个摩擦力反向,怎么可能都做正功呢?
再答: 对,这里是我说错了。
对传送带的摩擦力做功,对人的摩擦力做负功。
我单纯地从功能关系考虑,没有考虑人的内力做功的情况,所以出错了。这里人做的功占了大头,所以他的动能还是增加的。
再问: 谢谢你这么耐心!那就再顺带问一下:将一转动着的刚体轮子放到前述跑步机上其平动动能增加是否也是内力做功的原因?
再答: 这个你可以自己去想一下。
提示一下,刚体各部分的内力无法做功(为什么?),你举的这个例子中,从轮子开始平动到稳定运动,摩擦力不是静摩擦力……
再问:
再问:
再问:
再问: 我举这个例子的原因是对您说得内力改变质心动能大小而对应的动量大小改变却是外力作用还想不通。想不通的原因是看了膺功能原理说质心动能变化等于合外力与质心位移的点积。且指出膺功即实际的平动功。在推导过程中看出质心平动动能变化根本与内力无关。
再问: 即使承认质心动能变化由内力做功而来,内力对质心所做功也应等于内力与质心位移的点积。那此内力大小恰等于外力。就像刚体轮子将地面作用力传递到质心一样。
下面贴出我看到的膺功能原理推导。不清楚。
(字太多,没发出去,只好重发)
再答: 这个我知道,你放的这些东西我也见到过,而我跟说的《物理学基础》后面就是关于这个内容的。这也是最令人困惑的地方,质心动能的增量恰好外力在“形式上”做的功(举的几个例子都是外力作用点不动的)
只是我要你自己想一下:如果承认外力作用点不动,却仍能做功,那是否要对功重新下定义?
你可以试着用这个观点去解释一些简单的日常现象,比如原地起跳,走路等,分析一下谁做了功,谁消耗了能量。(好像你从来没有认真分析过)
顺便说一下,你举的这本书的观点我是保留的,书要看,但你不是刚接触物理的新生,应该有自己的看法。
还有把合外力的做的功与质心动能的的增量联系起来是有问题的。举例来说,四面八方压一个气球,气体体积减小,合外力对它正功,但合外力为零!原因是外力作用的各个作用点是有位移的!所以对非刚体,合外力作功没有什么意义,通常都是讨论各别外力做功的情况。
你只需搞清楚,走路时静摩擦力做不做功就行了,你把这个确定了,再说吧。否则我们滑谈话基础了。
再问: 谢了!
再答: 我还是建议你看一下《物理学基础》这本书,比较简单。对外力和质心动能的变化这一块内容它讲的都是通过外力使质心动能增加的情况(注意的是它通篇讲的都是外力作用,尽管最后两者关系仍可用Fd=ΔK表示(只是一个数量关系),但始终没有提外力做功这几个字)。