一个系统的能量可以被定义为从一个被定义的零能量的状态转换为该系统现状的功的总和。

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【连载】科普讲座之三：势能

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共有73篇贴子 123下一页尾页 【连载】科普讲座之三：势能
南澳洲
46位粉丝
1楼


。。。。。。。。。。。。（一）保守场定义问题
一般的数学参考书都列举保守力场的下面四个充分必要条件：
1）做功与路径无关；
2）沿任一条闭合曲线做功为零；
3）旋度为零；
4）存在势函数U使得F=▽U。（数学上的势函数与物理的势能或电势常差一个负号）。

由于任何一个充分必要条件都可以作为定义，因此可以用上面所列四条中的任何一条作为保守场的定义。不同参考书完全可以采用不同的定义，但是本质相同。

值得注意：上面所说的保守场是确定的与其它外场无关。也就是说，它是给定点的矢量函数，其数值不会因为存在其它场而发生变化。


2008-10-20 07:01 回复

南澳洲
46位粉丝
2楼

插曲：以静电场为例，我们定义E是保守场可以采用上面四条中的任何一条，多数参考书采用（1），有些采用（2）。
电势U与场强E的关系是E=-▽U，与（4）差一个负号，这是数学与物理习惯形成的；作用在点电荷q上的静电力F=-q▽U，仅仅差一个常数，因此也是保守（力）场。

2008-10-20 07:06 回复

南澳洲
46位粉丝
3楼

问题1：把一个一价氦离子A（基态）放在另一个一价氦离子（也是基态）B附近，作用在A氦核上的静电力是否为保守力？是的理由是什么？不是的理由又是什么。

说明：一价氦离子的核有两个质子，由于电离，核外仅有一个电子，基态（放入静电场之前）是圆轨道。放进静电场后整个系统被极化，等价于一个点电荷外加一个电偶极矩。所问问题是仅仅作用在氦核A上的外力，不是作用在整个氦离子上的外力！

2008-10-20 07:19 回复

南澳洲
46位粉丝
4楼

这个问题当然应该按经典力学处理。

如前所述，势能与保守力是密不可分的。如果两个氦离子没有相互作用，事情简单，考虑相互作用后，系统包含两个带正电的核及两个电子云，这两电子云等效于两个负点电荷及两个电偶极矩。成了6个带电体，系统的相互作用能量不仅与六个坐标有关，还与电偶极子的大小及取向有关。

如果要谈论势能的话，最低限度也应该谈论系统的势能，再谈论某个粒子的势能就没有什么意义了。

2008-10-20 12:08 回复

天涯树叶
1位粉丝
5楼

　　
　　什么是势能？什么是能量？压缩空气的势能本质上是分子运动的动能，其他形式的势能本质上是不是动能？

2008-10-20 14:11 回复

特古力
4位粉丝
6楼

我一直想提出一个观点：是不是保守力场，其问题的关键是环境参不参加作用，保守力场是环境不参加作用的，做功才与路径无关或沿任一条闭合曲线做功为零；而非保守力场是环境参加了作用。
这只是个人观点，仅供参考

2008-10-20 15:16 回复

哲学黑洞
0位粉丝
7楼

能量是做功的本领，即还没做出来的功

势能是能量的一种，来自合外力，即合外力源还没做出来的功。因此把势能称为“力能”，更通俗一些。

2008-10-20 15:31 回复

哲学黑洞
0位粉丝
8楼

压缩空气的势能本质上是分子运动的动能，其他形式的势能本质上是不是动能？
========================
这问题不好说啊，反正我是不大赞同《分子运动论》

在《分子运动论》下，有些实例不容易解释，如液化气

如果气态和液态时温度一样，其分子的平均运动速度一样，我是不敢苟同。

2008-10-20 15:38 回复

哲学黑洞
0位粉丝
9楼

‘环境’是什么意思？是‘合外力’吗？

这里的意思是说：保守场力做的功为零，不影响合外力做的功。

2008-10-20 15:42 回复

特古力
4位粉丝
10楼

这样举个简单的例子：当用力推动一个物体，让物体运动，所有施加能量全部给了物体，没有一点外泄。

2008-10-20 15:52 回复

特古力
4位粉丝
11楼

而“环境”就是提供的舞台。

2008-10-20 15:53 回复

哲学黑洞
0位粉丝
12楼

对，如果该物体在保守场中，由外力从一点A推动出去，再推动回来的话，则外力所做的功就会全部增添在物体上，一点也不损失。

2008-10-20 15:59 回复

哲学黑洞
0位粉丝
13楼

这里的力场，就是‘外力’的环境。

2008-10-20 16:01 回复

特古力
4位粉丝
14楼

是的

2008-10-20 16:02 回复

天涯树叶
1位粉丝
15楼

　　
　　能量是没有做出来的功，功又是什么？功是能量变化的量度。这里是不是存在循环定义？实际上没有说清楚，什么是功和能？

2008-10-20 16:21 回复

特古力
4位粉丝
16楼

能量是没有做出来的功，功又是什么？
则做功为零

2008-10-20 16:57 回复

姑苏寒士
1位粉丝
17楼

又是无休止的争论~~
能量的定义：
能量是物理学中描写一个系统或一个过程的一个量。
一个系统的能量可以被定义为从一个被定义的零能量的状态转换为该系统现状的功的总和。
一个系统到底有多少能量在物理中并不是一个确定的值，它随着对这个系统的描写而变换。

2008-10-20 17:39 回复

姑苏寒士
1位粉丝
18楼

功的定义：
功是物理学术语，定义为力与位移的内积。
所有的“功”，无论电功，热功，还是物体位移做的功，从本质上来说都是能量。

2008-10-20 17:45 回复

姑苏寒士
1位粉丝
19楼

Potential energy

can be thought of as energy stored within a physical system.
It is called potential energy because it has the potential to be converted into other forms of energy, such as kinetic energy, and to do work in the process.

2008-10-20 17:53 回复

姑苏寒士
1位粉丝
20楼

It exists when there is a force that tends to pull an object back towards some original position when the object is displaced. This force is often called a restoring force.

2008-10-20 17:56 回复

姑苏寒士
1位粉丝
21楼

19，20楼用洋文给出，可加深对势能本质的理解。

2008-10-20 17:58 回复

天涯树叶
1位粉丝
22楼

　　
　　想能量、做功、动能势能这些问题，书里有的东西，大家也都知道，最好谈谈提高一些的理解。比如势能的相对性问题，我们推高一个物体，为什么说这个物体拥有更多的势能，不说地球拥有更多的势能？关于这个问题，有些书认为是能属于系统。

2008-10-20 18:18 回复

天涯树叶
1位粉丝
23楼

改错：有些书认为势能属于系统。

2008-10-20 18:19 回复

哲学黑洞
0位粉丝
24楼

能量是没有做出来的功，功又是什么？功是能量变化的量度。这里是不是存在循环定义？实际上没有说清楚，什么是功和能？


作者： 天涯树叶
========================
功的概念和定义是：如果我们用力F推动一个物体了路程S，则就说我们对物体做了功W=FS

这样就自然地给出了‘能量’的概念和定义：如果我们能够用力F推动物体S路程，则就说我们拥有能量w=FS

实际上功确实是能量变化的量度，但这个变化量是由能量转化来的，是已经发挥了作用的能量，具有相同的量纲，仍然可说成‘能量’，或‘能量的一部分’。

2008-10-20 18:32 回复

姑苏寒士
1位粉丝
25楼

楼上对势能的理解有误。如果把地球作为一个系统，我们推高一个物体，只能说这个物体拥有更多的势能，不说地球拥有更多的势能，因为推动的不是地球。

2008-10-20 18:33 回复

姑苏寒士
1位粉丝
26楼

25对22楼。

2008-10-20 18:34 回复

哲学黑洞
0位粉丝
27楼

功是物理学术语，定义为力与位移的内积。
==========================================
这个定义有局限性，对曲线或变速运动要慎用。

2008-10-20 18:37 回复

南澳洲
46位粉丝
28楼

回27楼：没关系，只要定义功德微分dw=F*ds即可。其中F,ds都是矢量，*表示数量积。

2008-10-20 18:43 回复

哲学黑洞
0位粉丝
29楼

想能量、做功、动能势能这些问题，书里有的东西，大家也都知道，最好谈谈提高一些的理解。比如势能的相对性问题，我们推高一个物体，为什么说这个物体拥有更多的势能，不说地球拥有更多的势能？关于这个问题，有些书认为是能属于系统。
=============================
这样说或认为也可以，但任何人的说法都应该以方便他人理解为原则和标准。

2008-10-20 18:43 回复

天涯树叶
1位粉丝
30楼

　　
　　做功路程怎么计算？比如，京沪列车服务员推服务车从车厢尾推到了车厢头，同时列车从北京来到了上海，这个路程是车厢的长度还是北京到上海的距离？

2008-10-20 18:44 回复
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• 我们推高一个物体，只能说这个物体拥有更多的势能，不说地球拥有更多的势能，因为推动的不是地球 -marketreflections- ♂ (114 bytes) () 12/17/2009 postreply 16:25:22