如果你問:人走路時地面的摩擦力起作用嗎? 很多人肯定會說:這還是一個問題,必須做功,否則摩擦力等于什么力,人的動能從哪里來? 人的動能真的是通過摩擦做功獲得的嗎?
我們先從數學中工作的定義開始來分析這個問題。 普通數學告訴我們:力對物體所做的功與力和力作用點的位移有關。 畢竟,人在行走的過程中,受到摩擦力的影響,人的手臂在受到摩擦力時位置并沒有改變,所以力的作用點沒有位移,所以摩擦力不會發生變化。對人做工作。
為什么很多人認為“人走路時,地面確實對抗人的摩擦力”?
原因是,在分析這個問題時,人們常常將其視為粒子模型; 粒子模型是我們為了方便研究問題而提出的一種理想化模型。 可以以物為教,具體問題具體分析;
當我們研究人走路時摩擦力是否做功的問題時,因為力的做功與力的作用點的位移有關,而摩擦力的作用點在人的兩個手掌上。人摩擦力等于什么力,但是行走時摩擦力及其作用點是變化的,所以這里不能把整個人當作一個粒子。
那么如何解釋人行走時能量的變化呢? 這里應該從能量守恒的角度來分析; 能量守恒定律是自然界的普遍規律。 行走時,人體胸肌之間的內力做功,使人體內的生物能轉化為人體內的動能和其他形式的能量。
通過上面的分析,我們可以看出,看似簡單的問題其實并不簡單; 它告誡我們:分析問題時,不能只停留在問題的表面現象上,而應該深入分析,由表及里,才能厘清現象的本質。
類似的情況:當一個人從一樓勻速走到五樓時,地面的支撐力對人有作用嗎? 能量可以通過哪些方式轉化為人體重力勢能?
從做事的角度來說,不能把人當作一個質點,把腳當作局部。 當地面對背部有支撐時,腳就不會移動。 當腳在空中向下移動時,支撐力消失,因此支撐力不起作用。
那人的重力勢能從哪里來?
從粒子群動能定律來看,身體各部分之間的外力與內力所做的功之和等于人的動能增量,即內力做的功和重力做的功之和為零,也就是說人體各部位之間的內力做正功。 從功與能量的關系來看,如果地面的支撐力起作用,那么地面就必須為人提供能量。 事實上,地面不可能給人提供能量,所以地面不能對人做功。
事實上,胸肌的收縮做功,即人的內力做功,從而將人體內的物理能轉化為機械能和內能(人體熱能的五分之四)。人體來自胸部肌肉的收縮),即人體的重力勢能是通過消耗人體的生物能而獲得的。 來轉變。