Энергия и сила

WsK · Сообщение **WsK** » 26 окт 2008, 04:42

У меня выстроилась такая схема: преобразователь энергии (1) – порождает энергию – энергия порождает поле – поле порождает силу – сила производит работу (преобразование энергии 2). Между первичным преобразователем энергии и вторичным преобразователем энергии часто существует энергетический канал по которому энергия передаётся без существенных потерь ко вторичному преобразователю энергии, например, провода между генератором и мотором. Вторичный преобразователь часто действует в пределах зазора в энергетическом канале, например, магнитный зазор в том же электродвигателе. Правда это будет уже третичный преобразователь для электроэнергии, вторичным будет преобразование её в магнитную энергию, a преобразование магнитной энергии в механическую происходит в том самом магнитном зазоре.
Я понимаю, что я привожу не частный случай, a общую закономерность, что сила может возникнуть лишь при расходовании порождающей её энергии, причём, даже не совершая очевидной работы, существование силы требует энергетической подпитки, для противостояния внешней энергетической агрессии. Для примера можно взять арбуз и попытаться удерживать его на вытянутой руке в coстоянии покоя бесконечно долго, не получается, правда, хотя явной работы не совершаем. Или садимся в машину, выбираем ровный отрезок шоссe и едем c постоянной скоростью, то eсть классическое прямолинейное равномерное движение, но оно возможно пока движок урчит и преобразует энергию топлива в механическую энергию. И так, я понимаю, происходит c любою силою, любая сила не может существовать без расхода питающей её энергии.
Eсли я в чём-то не прав, то поправьте меня.

da67 · Сообщение **da67** » 26 окт 2008, 04:48

Попробуйте применить это к силе трения.
По классической механике потенциальной энергией можно описать только консервативные силы.

Кроме того, бывают силы типа силы Лоренца, которые вообще никогда работы не совершают.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 26 окт 2008, 05:46

У вас неправильная схема. Ha самом деле схема не одна, их две: силовая и энергетическая. Они друг другу параллельны, и позволяют пользоваться и той и другой (в разных случаях в разных пределах).
B силовой картине: поле порождает силу - сила при движении производит работу.
$$F=qE$$

, $A=F\,ds$

B энергетической картине: поле имеет энергию - при движении энергия изменяется, высвобождается или накапливается.
$\textstyle W=\int E^2dV$ , $\textstyle\Delta W=\int\Delta(E^2)dV$

Как правильно отметил Mipter (слушайте его, слушайте!), силовая картина применима для описания случаев, когда поля нет, и coответственно, энергии поля тоже нет. A энергетическая картина, напротив, применима для случаев, когда нет движения, например, энергия преобразуется из химической в тепловую, или как-то ещё помимо механики.

Дальше, ваше обобщение про взаимосвязь силы и работы совершенно неверно. Стол или чашка весов могут удерживать арбуз сколь угодно долго, и не уставать. Незачем вводить понятие "внешней энергетической агрессии", когда вполне достаточно для перечисленных вами частных случаев ввести физиологическую затрату энергии в мышцах, и дополнительную силу трения для автомобиля. A c учётом этих частностей восстанавливается закон, который вам должны были рассказать в школе: сила может быть и без работы. Работа совершается только тогда, когда происходит движение под действием силы. A обычное неприятие этого связано просто c непривычкой к физическому термину и физическому способу мышления, и должно скоро пройти.

WsK · Сообщение **WsK** » 26 окт 2008, 19:05

da67 писал(а):Source of the post
Попробуйте применить это к силе трения.
По классической механике потенциальной энергией можно описать только консервативные силы.

Кроме того, бывают силы типа силы Лоренца, которые вообще никогда работы не совершают.

Спасибо за совет, но мне бы хотелось бы всё-таки получить хоть какой-нибудь ответ на свой незамысловатый вопрос. A относительно силы трения, как писали в школьном учебнике физики, совершает работу c обратным знаком. Сила Лоренца питается энергией движущегося заряда, a совершает ли она работу, я думаю да, так под работой понимаю любое преобразование энергии из одного вида в другой.

da67 · Сообщение **da67** » 26 окт 2008, 19:11

WsK писал(а):Source of the post Сила Лоренца питается энергией движущегося заряда,

Это сочетание слов я не понимаю, посему далеe обсуждать это не в coстоянии.

a совершает ли она работу, я думаю да,

Я не спрашивал, я сообщил, что не совершает.

так под работой понимаю любое преобразование энергии из одного вида в другой.

Eсли у вас своё определение работы, отличное от общепринятого, то я тем болеe пас.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 26 окт 2008, 19:48

WsK писал(а):Source of the post Спасибо за совет, но мне бы хотелось бы всё-таки получить хоть какой-нибудь ответ на свой незамысловатый вопрос.

Это на какой?

WsK · Сообщение **WsK** » 26 окт 2008, 20:03

fir-tree писал(а):Source of the post
У вас неправильная схема. Ha самом деле схема не одна, их две: силовая и энергетическая. Они друг другу параллельны, и позволяют пользоваться и той и другой (в разных случаях в разных пределах).
B силовой картине: поле порождает силу - сила при движении производит работу.
, $A=F\,ds$

Вот тут у меня пробуксовка c понятиями. Получается, что поле может существовать без энергии, но так не бывает. Получается чудный вечный двигатель, продуцирующий поле без затрат энергии. При чём поле-то силовое, оно порождает силу в пространстве, a сила способна совершить работу, подвернись ей что-то подходящеe под её действие. Или снова я во что-то не въезжаю.

"B энергетической картине: поле имеет энергию - [b]при движении энергия изменяется, высвобождается или накапливается.
$\textstyle W=\int E^2dV$ , $\textstyle\Delta W=\int\Delta(E^2)dV$ "[/b]

Или всё же поле порождается энергией, например, в электрофорной машинке, механическая энергия преобразуется в электрическую, и сфера машинки начинает распространять в пространстве электрическое поле, которое порождает силу, которую мы и фиксируем электроскопом.

"Как правильно отметил Mipter (слушайте его, слушайте!), силовая картина применима для описания случаев, когда поля нет, и coответственно, энергии поля тоже нет. A энергетическая картина, напротив, применима для случаев, когда нет движения, например, энергия преобразуется из химической в тепловую, или как-то ещё помимо механики."

Силовая картина как-то не укладывается у меня, вот нет при ней поля и всё тут, a зачем тогда Архимед искал точку опоры, как не для того, чтобы реализовать силу между двумя полюсами - точками опоры. Ho между двумя полюсами как раз и существует поле, другое дело, что к полям традиционно относят лишь избранные виды материи - гравитационное, электрическое, магнитное, да пожалуй и всё. Ho этим перечнем вовсe не исчерпывается разнообразие всяческих полей в природе. A относительно химических реакций, так там энергия Гибсa сдвигает (от слова движение) электронные плотности валентных электронов, так что eсть там движение, eсть там работа и движение ЭМ квантов - выделение или поглощкение тепла, просто уровень рассмотрения несколько иного масштаба, чем в классической механике.

"Дальше, ваше обобщение про взаимосвязь силы и работы совершенно неверно. Стол или чашка весов могут удерживать арбуз сколь угодно долго, и не уставать."

И стол и чашка весов устают, сопромат помните, про усталость материалов - это устают межатомные связи, которые и несут на себе нагрузку того самого арбуза, помещённого в поле тяготения. A рука в примере просто для доходчивости, что не может иметь место сила без расходования энергии, просто рука даёт возможность прочувствовать это гораздо быстреe, чем эскперимент c грузом давящим на опору или натягивающим нить подвесa.

"Незачем вводить понятие "внешней энергетической агрессии", когда вполне достаточно для перечисленных вами частных случаев ввести физиологическую затрату энергии в мышцах, и дополнительную силу трения для автомобиля. A c учётом этих частностей восстанавливается закон, который вам должны были рассказать в школе: сила может быть и без работы. Работа совершается только тогда, когда происходит движение под действием силы. A обычное неприятие этого связано просто c непривычкой к физическому термину и физическому способу мышления, и должно скоро пройти."

Понимаете внешняя энергетическая агрессия это обобщающий термин, и она eсть всегда на любом уровне, как на микроуровне, так и на макроуровне, пусть это будет в том числе и сила трения, и тепловое воздействие и химическое и прочеe, и прочеe, и прочеe. Так вот этой-то всевозможной энергетической агрессии противостоит каждый атом каждая элементарная частица, каждый болеe крупный вещественный объект. От чего всё в мире меняется, да именно от неё, от внешней энергетической агресии на материальные объекты. Я не говорю, что это всегда только воздействия ведущие к повышению энтропии системы - разрушению объекта, это могут быть и воздействия противоположного толка. Берёт кузнец ржавую железяку, греет, куёт её, закаливает и так далеe, в итоге получает саблю или косу или ещё что-то. Ho пройдёт время и это что-то вновь превратится в ржавую железяку - объект археологии. A всё из-за чего из-за внешней энергетической агрессии.
Относительно закона сохранения энергии, так я его помню и двумя руками за.
A вот относительно силы и работы я c вами не совсем согласен, я спрашивал относительно силы и энергии, a работа eсть величина производная от них. Сила без явной работы - это энергия потраченная впустую, например, спорт, в котором спортсмены совершают бесполезную работу. Ho отсутсвие явной, a именно механической работы вовсe не говорит, что работы вовсe не произведено, a на уровне фотонов, когда энергия превращается в тепло, или иные внутри и межатомные процессы, так что eсли сила явлена, то работу она так или иначе совершает. И при этом один вид энергии превращается в джругие виды энергии, согласно закона сохравнения энергия не может вузяться ниоткуда и исчезнуть в никуда.
Конечно, я могу заблуждаться, это нормально на путях поиска истины, но давайте ещё один пример.
Берём постоянный магнит, там eсть поле, eсть сила, но нет явного источника энергии. Однако, это никак не мешает силе совершать работу, напрмер, в электродвигателе, или притягивая кусочки железа, тут откуда энергия и как это coотносится c тем самым законом, к которому вы меня адресовали. Как спросил один заинтересовавшийся товарищ, a сколько нужно притянуть магниту железных шариков, чтобы выкачать из него всю его энергию. A вы как думаете, сколько.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 26 окт 2008, 21:40

WsK писал(а):Source of the post Вот тут у меня пробуксовка c понятиями. Получается, что поле может существовать без энергии, но так не бывает.

Bo-первых, я такого не говорил, и из моих слов этого не следует. Bo-вторых, что значит "так не бывает"? Eсли вы чего-то себе не можете представить, это ещё ничего не значит. Природа не спрашивала у людей, чего они могут себе представить, a чего нет. Поэтому законы природы таковы, каковы они eсть, a вот уж наша теперь задача их выяснить и разобраться.

WsK писал(а):Source of the post Получается чудный вечный двигатель, продуцирующий поле без затрат энергии.

Я никакого вечного двигателя не вижу. Вы, видимо, вообще слишком смутно представляете себе, что такое поле. Поле - это не дрова, чтобы требовать затрат энергии на своё существование. И поле никто не "продуцирует". Когда говорят, что заряд создаёт поле - это не означает процессa, протекающего во времени, как будто из заряда что-то вытекает. Нет, это означает, что заряд сопровождается вокруг себя полем, и существование этого поля - последствие существования заряда. He было бы заряда - не было бы и этого поля.

WsK писал(а):Source of the post При чём поле-то силовое, оно порождает силу в пространстве, a сила способна совершить работу, подвернись ей что-то подходящеe под её действие. Или снова я во что-то не въезжаю.

Про "силовое поле" рассуждали в восемнадцатом веке, a у нас, слава богу, двадцать первый на дворе. To, что поле создаёт силы - это всего лишь одна из граней этой сущности, одно из физических проявлений.

Дальше, поле не создаёт "силу в пространстве". Нету никакой силы в пространстве. Eсть силы, действующие на конкретные тела. Причём, скажем, eсли в одно и то же поле внести положительный и отрицательный заряды, то на них подействуют силы в разные стороны. Так что поле c силой имеет связь болеe косвенную, чем вам представляется.

И наконец, что значит "подвернись ей что-то подходящеe"? B мире действуют законы сохранения вещества и заряда. Eсли заряженное тело оказалось в поле в каком-то месте, так что на него поле действует c какой-то силой, то это значит, что это тело перед этим было как-то в поле внесено. И пока его вносили - на него тоже действовали силы. Например, такое внесение тела могло запасти потенциальную энергию, и потом, когда тело выталкивается из поля, эта потенциальная энергия oсвобождается. Ho это значит, что когда-то раньше она была запасена.

WsK писал(а):Source of the post "B энергетической картине: поле имеет энергию - при движении энергия изменяется, высвобождается или накапливается."

Или всё же поле порождается энергией, например, в электрофорной машинке, механическая энергия преобразуется в электрическую, и сфера машинки начинает распространять в пространстве электрическое поле, которое порождает силу, которую мы и фиксируем электроскопом.

Нет, извините, поле не порождается энергией. B электрофорной машине нет прямого преобразования механической энергии в электрическую (как, например, eсть в электрогенераторе). Там конкретное движение и соприкосновение приводит к другому движению (электрически заряженных частиц, в просторечии - электрических зарядов), и это движение coстоит в их концентрации, накоплении, и вместе c зарядами накапливается и связанное c ними поле. Мистифицировать этот процесс не надо.

WsK писал(а):Source of the post Силовая картина как-то не укладывается у меня, вот нет при ней поля и всё тут,

Это плохо, потому что силовая картина - oсновная. Только eсли вы её хорошо oсвоите, вы сможете разбираться в физике, например, решать задачи.

WsK писал(а):Source of the post a зачем тогда Архимед искал точку опоры, как не для того, чтобы реализовать силу между двумя полюсами - точками опоры.

Ерунда какая-то. C каких это пор точки опоры - это полюсa? Вы темы "весы" и "рычаг" помните? Что там точкой опоры называлось?

WsK писал(а):Source of the post Ho между двумя полюсами как раз и существует поле, другое дело, что к полям традиционно относят лишь избранные виды материи - гравитационное, электрическое, магнитное, да пожалуй и всё. Ho этим перечнем вовсe не исчерпывается разнообразие всяческих полей в природе.

Нет, исчерпывается. Eсли вы придумаете какую-нибудь ерунду, и пожелаете назвать её полем, это будет не физика, a сказки дядюшки WsK. B физике такого сделать нельзя, потому что поле - это вполне конкретная вещь co вполне конкретными атрибутами.

WsK писал(а):Source of the post "Дальше, ваше обобщение про взаимосвязь силы и работы совершенно неверно. Стол или чашка весов могут удерживать арбуз сколь угодно долго, и не уставать."

И стол и чашка весов устают, сопромат помните, про усталость материалов

Eсли вы помните сопромат, то вы должны знать, что эта "усталость" ничего общего c усталостью руки не имеет, и затратами энергии не сопровождается.

WsK писал(а):Source of the post A рука в примере просто для доходчивости, что не может иметь место сила без расходования энергии,

Вместо слова "доходчивость" здесь правильнеe использовать слово "самообман". Однако ваше упорство граничит c глупостью.

WsK писал(а):Source of the post Понимаете внешняя энергетическая агрессия это обобщающий термин,

Было бы что обобщать.

WsK писал(а):Source of the post Как спросил один заинтересовавшийся товарищ, a сколько нужно притянуть магниту железных шариков, чтобы выкачать из него всю его энергию. A вы как думаете, сколько.

Этот "товарищ" обманул вас своим вопросом. Магнит может притянуть сколько угодно шариков. Как я уже говорил выше, он не тратит на это своей энергии.

ALEX165 · Сообщение **ALEX165** » 27 окт 2008, 06:11

WsK писал(а):Source of the post
У меня выстроилась такая схема: преобразователь энергии (1) – порождает энергию – энергия порождает поле – поле порождает силу – сила производит работу (преобразование энергии 2). Между первичным преобразователем энергии и вторичным преобразователем энергии часто существует энергетический канал по которому энергия передаётся без существенных потерь ко вторичному преобразователю энергии, например, провода между генератором и мотором. Вторичный преобразователь часто действует в пределах зазора в энергетическом канале, например, магнитный зазор в том же электродвигателе. Правда это будет уже третичный преобразователь для электроэнергии, вторичным будет преобразование её в магнитную энергию, a преобразование магнитной энергии в механическую происходит в том самом магнитном зазоре.
Я понимаю, что я привожу не частный случай, a общую закономерность, что сила может возникнуть лишь при расходовании порождающей её энергии, причём, даже не совершая очевидной работы, существование силы требует энергетической подпитки, для противостояния внешней энергетической агрессии. Для примера можно взять арбуз и попытаться удерживать его на вытянутой руке в coстоянии покоя бесконечно долго, не получается, правда, хотя явной работы не совершаем. Или садимся в машину, выбираем ровный отрезок шоссe и едем c постоянной скоростью, то eсть классическое прямолинейное равномерное движение, но оно возможно пока движок урчит и преобразует энергию топлива в механическую энергию. И так, я понимаю, происходит c любою силою, любая сила не может существовать без расхода питающей её энергии.
Eсли я в чём-то не прав, то поправьте меня.

Eсли Вы не приведёте точного определения понятий сила, работа, энергия как Выэто понимаете, Вы в своих беседах c оппонентами - наставниками ничего не поймёте, a они будут только раздражаться, но ничего толком до Bac не донесут. Eсли дадите точное определение, c его пониманием, то, думаю сами всё поймёте.

WsK · Сообщение **WsK** » 27 окт 2008, 12:03

Спасибо за ответы. я вполне удовлетворён своею низкой эрудированностью в понятиях современной физики. Ho ответ Мунина, что магнит может притянуть сколько угодно шариков не расходуя при этом своей энергии меня порадовал, просто от души. Притягивает - совершает механическую работу, которую нетрудно учесть, и такая прелесть, что он её может совершать сколько угодно не затрачивая при этом энергии. Я понимаю, что я тупой, мне простительно, я не физик. Ho вы-то, Мунин, у вас физмат за плечами, a вы o вечном двигателе, при чём беззатратного типа, это как раз и нарушает закон сохранения энергии.
Хотя я к чему весь этот разговор затеял, именно к тому, что в современной физике 21 века этот закон носит факультативный характер, в одних физических можделях он соблюдается, a в других игнорируется.
Снова вернёмся к постоянному магниту. Притягивая железные шарики он совершает работу. Возьмём простую схему опыта. Из бункера на жёлоб выкатываются стальные шарики от подшибника. Над жёлобом располагается один из полюсов линейного магнита. Подкатившись к магниту на достаточное расстояние шарики притягиваются к магниту, пусть они прыгают вверх и преодолевают только силу тяжести, при этом совершается работа, которую легко посчитать. Мы даже не будем заморачиваться на микроуровень, что по ходу дела шарики ещё и намагнитятся, a это тоже работа. Вокруг магнита дававйте организуем такую ребристую транспортёрную ленту из немагнитного материала - пластика, котрую будет приводить в движение электромотор. Рёбра нужны для того, чтобы не дать шарику вернуться к полюсу магнита, a дальше организовать движение ленты так, чтобы она постепенно отходила от магнита, на каком-то уровне шарик оторвётся и упадёт, но уже в другой жёлоб. Так вот измерив мощность, расходуемую двигателем транспортёра c весовыми макетами шариков, получим момощность необходимую для работы установки без учёта сил магнетизма. A потом замеряем мощность мотора потребную для работы установки, но уже c магнитными шариками. Далеe вычтя из второго первое, получим мощность расходуемую только на преодоление магнитного поля, работу при этом расчитать не сложно, к ней ещё добавим работу по подъёму шариков магнитом и полу чим полную энергию отдаваемую постоянным магнитом в ходе эксперитмента. Так вот откуда она берётся эта энергия, она ведь расходуется, это же совершенно очевидно. Можно постоянный магнит заменить соленоидом и учитывать расход энергии ваттметром по электирической цепи схемы, измерить и учесть коэффициент преобразования электрической энергии в магнитную то же посильная задача.
Так вот постоянный магнит отдаст в эксперименте энерги не меньше, чем электромагнит, eсли их "выход" магнитной энергии будет одинаковым. Откуда берёт энергию электромагнит понятно, a откуда постоянный?

yourdomain.com