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在地面滑动的物体,摩擦力做功等于动能变化,但不是还有摩擦生热的内能吗?

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/07/07 08:55:03
在地面滑动的物体,摩擦力做功等于动能变化,但不是还有摩擦生热的内能吗?
例如说,我曾做过一题,一子弹打入一静止在光滑平面木块,打入后没入其中,不穿过,那么子弹打入木块过程中,子弹对木块的摩擦力做的功就等于木块动能的变化(答案),但子弹和木块间的摩擦力不是还做功生成热吗?
1、在地面上滑动的物体,是作为一个整体来考虑的,这种整体考虑的方法就是
质点运动学(particle kinematics)的出发点.
摩擦力使得运动物体的相对滑动受到阻碍,如果在平面上滑动,“摩擦力所
做的功”的实质是滑动物体的动能减少,减少的动能转化成热能.
2、此热能的宏观体现就是滑动物体和地面的温度升高,微观的体现就是物体内
和地面的分子运动加剧,也就是增加了该物体的内能和地面局部范围内的内
能.也就是微观分子的热运动动能增加.
3、用热力学的观点来解释,温度表示的是物体的宏观状态性质(macrostatic
property).温度的升高意味着滑动物体内部的分子动能增加,这种分子的
动能是微观性质(microstatic property).
在摩擦力的作用下,滑动物体的整体动能的减少,转化成自身内部的内能
(internal energy),这在能量守恒与转化上没有矛盾.
不知楼主的真正意思是指什么?希望楼主有疑问,进一步提出来讨论.
A、我们在高中物理和大学普通物理(General Physics)中的力学部分,是将物体
的整个质量考虑成集中在质心(Mass Centre),是作为一个宏观物体整体考虑
的,所有的概念并无区分物体内部的各个部分,更没有考虑物体内部分子与
分子的作用情况(intermolecular reaction),更进一步的物体内部的分子内
的作用情况(intramolecular reaction)就更加更加没有考虑,这些问题通通
交给了物理化学(physical chemistry)或统计热力学(Statistical
Thermodynamics)去解决了.
所以,我们普通力学中给出的“摩擦力做功使得物体的动能减少”只是一个
宏观的、整体的、模糊笼统的说法.无法讲深讲透,因为这一阶段的学生还
没有足够的数学、物理基础去理解更深层次的内容.
B、摩擦力的出现是初双结对的,地面摩擦物体,物体就一定摩擦地面,地面使
得物体发光、发声、发热,同样地,物体也使得地面发光、发声、发热.
“摩擦力做功使得物体的动能减少”只是一个能量转化的守恒问题;而
“发光、发声、发热”则是一个能量转化的去向问题,方向问题.
C、能量转化的方向可以从一个物体到另一个物体,这是普通力学的说法,是指
“物体”,就是object,不过我们喜欢用的是Body,如free body diagramme
--隔离物体法.但是到了热力学,到了物理化学,就要改成System(系统)和
Surrounding(环境,系统外,非系统)的习惯说法.
能量的转化方向可以是系统内部的转化,也可以是系统跟环境的转化.
把地面和滑动物体作为一个系统,滑动物体宏观动能的减少,使得系统内部
的微观热运动动能增加,也就是系统内部的内能增加,这没有矛盾.
在普通力学中,没有考虑系统的内能.而热学中讲内能时,又仅仅是讲系统
内部的微观热运动的能量的总和,并没有涉及到系统宏观运动的整体动能.
系统运动的宏观动能的减少,
通过摩擦力做功,
转化成了系统内部的微观分子热运动的内能.
而这个“做功”,是一个笼统抽象的做功,
其实就是转化的过程,转化的一个方式.
楼主以后学多了就会知道,“做功”的方式有很多,
学了气体膨胀,学了电磁场理论后,才能理解抽象的“做功”概念.
这应该是楼主纠结的地方.
不知这样讲解,楼主清楚了吗?