Usein on tärkeää tietää, onko tietty kaava yksinkertaistettu yleisempää yhtälöä, ja kun kohtaat käsitteellisen ongelman, tarkista yleinen kaava.Tässä tapauksessa se on tämän kaavan yksinkertaistaminen: $$ W = \ int_S F \ cdot ds $$ Missä $ S $ on polku, jota olemme kiinnostaneet työstä, ja $ ds $ on äärettömän pieni segmentti $ S $: sta.

Palataan siis kysymykseesi, missä $ F = 0 $ integraali on $ 0 $ riippumatta siitä, kuinka pitkä polun segmentti on.Joten vain ensimmäinen segmentti, jossa käytät 1N: ää, tehdään.Kun lopetat työnnön, etäisyys kasvaa, mutta työ ei.

Sinun on sijoitettava etäisyydelle, jolla voima vaikuttaa.Jos vapautat voiman, työtä ei tehdä, koska kehoon ei liity voimaa.

Jos olen tyhjiössä ja työnnän lohkoa 1N: n voimalla, se liikkuu eteenpäin äärettömästi

ja kiihdytä lohkoa, ts. muuta lohkon nopeutta ja siten muuttaa lohkon kineettistä energiaa.

Mitä kauemmin käytät voimaa, sitä enemmän työtä voima tekee, mikä lisää lohkon kineettistä energiaa.

Tämä on käsitteellinen vastaus oppijoille, ei tiukka vastaus.

Mistä tiedät, että muutit jotain?

• Sinun (ei jotain muuta) on täytynyt työntää sitä. Se on voimaa.

• Sen on todellakin mennyt jonnekin. Se on etäisyys.

Joten määritellään "työ" näiden kahden tuotteen tulokseksi.

Fyysikot huomasivat pian, että tämä määritelmä on todella hyödyllinen järjestelmien käyttäytymisen laskemiseen. Kun teet töitä objektilla, sama määrä työtä otetaan sinulta pois. Siten järjestelmän sisällä tehdyn (tai mahdollisesti suoritettavan) työn kokonaismäärä pysyy vakiona.

Tästä yksinkertaisesta käsitteestä voit tarkentaa sen tarkempaan määritelmään:

• Etäisyys on merkityksellinen vain sillä aikavälillä, johon voimaa käytetään. Hitausliikkeen jatkuva liike ei lasketa työsi.
• Positiivinen työ tarkoittaa "lisäämistä" kohteen liikkeeseen. Negatiivinen työ tarkoittaa kohteen liikkeen "poistamista".
• Voima voi olla kulmassa etäisyyden suhteen (lisää pistetulo).
• Voima voi vaihdella (lisätä integraalin etäisyydelle).
• Voimme puhua aiemmin tehdystä työstä ja kyvystä tehdä työtä tulevaisuudessa (energia).
• Voimme laskea eri tilanteissa tehdyn työn, mikä johtaa joihinkin yleisesti hyödyllisiin kaavoihin ($ mgh $, $ \ frac {1} {2} mv ^ 2 $ jne.).
• Voimme tutkia tarkemmin energiansäästöä.

Työ on määritelmä, joten syy on "koska se on määritelty tällä tavalla".

Voimme kuitenkin kysyä miksi on järkevää määritellä se tällä tavalla. Intuitiivisesti haluaisit ajatella, että "työ" on mitta siitä, mitä teet, kun työnnät esimerkiksi laatikkoa rampille, mikä saa sinut väsymään. Tätä tehdessäsi kohdistat voimaa laatikkoon ja siirrät myös etäisyyttä, ja jos laatikko on painavampi (eli sinun on käytettävä enemmän voimaa) tai jos sinun on työnnettävä sitä (rampin pituus), on pidempään, niin haluat sanoa, että työ on suurempi. Jos minun on työnnettävä kaksi kertaa niin kovaa samalla etäisyydellä tai minun on työnnettävä kaksi kertaa niin kauan, "intuitiivisesti" minun pitäisi odottaa tekeväni kaksinkertaisen työn, ja näin saamme

$$ \ mathrm {Work} = \ mathrm {Force} \ cdot \ mathrm {Distance} $$

Ja tällä yksinkertaisella, intuitiivisella ajatuksella on osoittautunut olevan paljon fyysistä järkeä, kun käytämme sitä, selvästi yli alkuperäisen intuition mahdollisten rajoitusten (esim. oman kehomme biologinen tehoton "työn" tekeminen esimerkki), joten pidämme sen. Erityisesti se johtaa meidät kineettisen ja potentiaalisen energian käsitteeseen, ja niiden kokonaismäärä lopulta säilyy, mikä osoittaa, että osuimme fyysiseen ydinkäsitteeseen universumissa. Ei ole oikeastaan ​​enempää "miksi" kuin tämä - se on tiedettä. Tiede koskee intuition tai mielikuvituksen, todisteiden ja päättelyjen soveltamista yhdessä ymmärtämään, miten maailma toimii. Intuitio ja mielikuvitus tuottavat ideoita meneillään olevista asioista, joista voimme päätellä seuraukset, ja sitten käytämme todisteita selvittääkseen, ovatko nämä seuraukset todistettu ja onko ideamme yhteydessä todellisuuteen.

Näen useita vastauksia, jotka kaikki näyttävät selittävän sen, mutta joku, joka yrittää ymmärtää miksi, ehkä se on paras vastaus yksinkertaisesti.

Minulle on paljon enemmän "työtä" työntää raskas roskakori ulos ovesta ja alas ajotieltä kuin "työn" määrä, jonka voin vain työntää roskakorin ulos talosta.

Ajattele työyksikköä kuin mitä teet, kun nostat kilon metrin korkeuteen.Kuinka teet 2 yksikköä työtä?Nostat sen kilon 2 metriä.3 yksikköä?3 metriä.Jne. Jos nostat jotain, tekemäsi työ on voima, jonka teet kertaa kuljetun matkan (nostettu korkeus).

Esimerkkinä kehon työntämisestä tyhjiössä teet työtä vain samalla, kun todella työnnät, joten saat sen käymään nopeammin.Jos annat sen rannikolle, et tee työtä, koska voima tänä aikana on nolla.

Teidän tekemäsi työ on kohteen energian muutos.Kun nostat painoa, tekemästäsi työstä tulee potentiaalista energiaa (varastoitua energiaa).Kun työnnät avaruudessa olevaa esinettä, työstäsi tulee liike-energiaa (liikkeen energiaa).Voit muuttaa potentiaalienergian kineettiseksi energiaksi antamalla asian pudota, ja ilmeisesti se putoaa nopeammin, kun se on pudonnut suuremmalle korkeudelle.

Kun paino istuu lattialla, lattia vaikuttaa voimaan painoon (ja päinvastoin), mutta ei etäisyyttä.Ja sen pitäisi olla intuitiivista, että työtä ei tehdä.

Esimerkkinä painosta tyhjiössä: jos painat sitä voimalla 1N 1 m etäisyydelle ja lopetat työnnön, se liikkuu ikuisesti vakionopeudella.Jos työnnät toista lohkoa voimalla 1N etäisyydelle 2 m, se liikkuu ikuisesti suuremmalla vakionopeudella.Teit sille enemmän työtä, joten sillä on enemmän kineettistä energiaa.

Muut vastaukset ovat kattaneet väärinkäsitykset W = F * d -yhtälön ympärillä.Mielestäni on myös syytä huomata, että "kuljettu matka" ei ole energiamuoto.Fysiikassa lause "työn tekeminen" tarkoittaa energian muuntamista muodosta toiseen, joten sinun ei tarvitse tehdä mitään työtäksesi rajattoman matkan kulkemiseen.Sinun tarvitsee vain tehdä työtä alusta saadaksesi jonkin verran kineettistä energiaa.