¿Cómo fue la definición y la fórmula de trabajo derivan? ¿Es la mejor posible?

Question

El trabajo realizado se define como el producto escalar de la fuerza y el desplazamiento.

Sin embargo, intuitivamente, en caso de no ser el producto de la fuerza y el tiempo para que el cuerpo se actúa por la fuerza (fuerza * tiempo) porque mientras que el tiempo es independiente de la fuerza aplicada, el desplazamiento no es.

Fueron estas fórmulas (para el trabajo y la energía) en realidad se deriva basado en algunos comprensión de la física o son sólo construcciones para entender las fuerzas mejor?

Answer 1

El trabajo realizado se define como el producto escalar de la fuerza y el desplazamiento. ... en caso de no ser el producto de la fuerza y el tiempo

Fueron estas fórmulas (para el trabajo y la energía) en realidad se deriva basado en algunos comprensión de la física o son sólo construcciones de entender las fuerzas mejor?

Ninguno de los dos. La mayoría de las fórmulas y definiciones tienen una motivación histórica. El problema es demasiado complicado para discutir aquí. Hay un montón de definiciones que no son "racionales" en la ciencia, como la primera de las explicaciones de los fenómenos donde basados en ideas falsas y algunas son las bases en las que un rascacielos poco a poco ha sido erigido.

Seguramente sabes los nombres de los orbitales de un átomo: s, p, d, f. Se deriva de la descripción de que a principios de spectroscopists de ciertas series de metal alcalino líneas espectroscópicas como s arpa, p rincipal, d iffuse, y f undamental. Sería más simple y racional llamarlos de otra manera: a, b, c, d, o 1, 2, 3, 4 o , más simple aún, para identificarlos con $l$, el número cuántico del momento angular: 0,1,2,3. Sería bastante fácil y unpainful para cambiar estas definiciones (pero también los físicos están sujetos a las"fuerzas de inercia": véase el comentario de John Rennie aquí), mientras que es muy difícil alterar las definiciones fundamentales/ derivaciones, como el cambio de la izquierda-de la mano de tráfico en Inglaterra: usted debe cambiar todas las señales de la carretera durante la noche y, lo que es peor, el rechazo de todos los vehículos LHD.

Usted puede encontrar una completa y detallada descripción de cómo la energía se descubrió por primera vez y descuidado en mi post aquí y se sienten orgullosos de que han tenido las mismas ideas de Leibniz.

Leibniz había sugerido el más lógico, racional y natural de la integración en el tiempo. Ahora, como usted seguramente sabe, que ya no es posible desde $F * t$ se define como el impulso.

Otra razón histórica, la justificación a este respecto, es que el concepto de energía se entiende muy tarde, baste decir que, hasta la fecha, no se considera todavía un concepto fundamental y no tiene una unidad propia: usted probablemente sabe que el SI tiene siete unidades de base y la energía no está entre ellos. Es realmente asombroso y desconcertante: *el concepto más importante en el universo entero es un [derivada de la unidad]*(http://en.wikipedia.org/wiki/SI_derived_unit) que se derivan de diversas maneras de unidades derivadas.

El término trabajo se introdujo en 1826 por el matemático francés Gaspard-Gustave de Coriolis como "el peso que levanta a través de una altura", que se basa en el uso de las primeras máquinas de vapor para levantar cubos de el agua de inundaciones de las minas de mineral de. La unidad SI de trabajo es la newton-metro o joule (J). (wiki)

Otra razón es que la definición era el modelo de la fuerza de la gravedad, la cual fue por mucho, mucho tiempo, la única fuerza que fue entendida y matemáticas descritos, en esa definición, $F*s$, por supuesto, es apropiada para describir esto: si usted quiere levantar 1 kg por 2m de gastar la energía que es el doble de la energía para levantar 1Kg por 1m. Este peculiar definición producido también el 'paradójico' [ver aquí] (la definición física de La obra parece paradójico) consecuencia de que, en algunas circunstancias, han pasado un montón de 'calorías de energía", pero que realmente ha pasado no 'energía trabajo'

Pero, volviendo a la derivación de la fórmula, después de todo, la integración en el tiempo' no es necesario ya que no hay realmente nada para ser integrado, es la simple fórmula geométrica que usted necesita para encontrar el lado de un cuadrado: si consideramos la masa unitaria de lo real, 'true' relación entre las entidades que se revela en toda su impresionante semplicity: $$ v = p = \sqrt{E}$$ We might even drop the 'k' since not only $E_k = W$, pero es también el mismo que la energía térmica, y EM, etc. de la energía.

El físico está acostumbrado a ella y no te molestes, pero es realmente sorprendente ver la energía de la luz está relacionada de alguna manera "equivalentes" para el producto escalar de a $F *s$. Sería sensato que reemplazar/integrar esta definición distinguir entre el trabajo realizado (gasto de energía) y el trabajo realizado en algo (mecánicos de trabajo), y llamar a diferencia desperdicio de energía/trabajo: $W_d = W_{mech} + W_w$

Puedes encontrar más detalles sobre el desperdicio de energía y la energía desperdiciada en un par de apriete a la cuestión vinculada

Espero que esto sea suficiente para apaciguar su desconcierto.

Answer 2

Si pasas años empujando contra una pared de ladrillo, no se movió, y que en realidad no han hecho ningún trabajo mecánico; el muro tiene la misma energía al final. Pero hacer lo mismo con un coche (toma el freno de mano primero!), y lo tendrá en movimiento: la fuerza que se está aplicando es dar el coche de movimiento, y por lo tanto la energía cinética. En otras palabras, usted está haciendo un trabajo sobre el coche.

El trabajo se define como el cambio en la energía, que se define como lo es porque es una cantidad conservada. Si su intuición de trabajo o energía no se ajustan a estas ideas, usted debe tratar de desarrollar por pensar en los problemas como estos. (Tener cuidado ya que la precisión de la física definición de términos podrían no coincidir con la forma en que las mismas palabras que aparecen en el uso común!)

Answer 3

Sí, me he hecho la misma pregunta. Tengo una sensación de que, en referencia a la Holographer comentario, yo sé que cuando una arcilla de bola choca contra una pared, la energía cinética se realiza, sino en el sentido calor. No estoy del todo seguro de que la energía no se agrega a la pared. Uno se pregunta, ¿cuál es la diferencia entre una arcilla de bola que golpea una pared y una arcilla de bola presionando contra una pared por un largo tiempo?

Uno puede ver que la idea viene de que la energía, en términos de la energía de movimiento (energía cinética), no es macroscópicamente evidente en el movimiento de la pared. Si no estás causando un objeto tiene energía, entonces usted no está dando la energía, y así F*t no debe ser la adecuada definición de energía.

Si estamos tratando de definir la energía, que debe ser transferible. F*d es transferible en que si puedo aplicar la fuerza sobre una distancia puedo saber que la resultante de la energía se ha producido. Examinar una pelota con una fuerza multiplicada por la distancia, la pelota gana energía cinética que puede ser usado para destruir una figura de arcilla. Examinar un cajón empujado a lo largo de la planta. Esa energía es transferible a la baja en calor y lijado efectos sobre el suelo. Ambas situaciones romper si la energía se define como el impulso y he aquí por qué:

Si se presiona la bola en ambos lados igualmente, el impulso es mayor que el trabajo realizado, más aún para grandes momentos. Pero, si dejamos que la bola vaya, se ha ganado no abililty a hacer nada en absoluto, a menos que sea elástica! Lo mismo va para el cajón. Si una caja es empujada en ambos lados con igual fuerza por un largo tiempo, la caja no va a ninguna parte y, sin embargo, ha tenido mucho impulso. Pruebe y transferencia de impulso. El más experimentos de pensamiento hace más convencido de que va a ser. Intentar hacer lo mismo para el trabajo, y es que "funciona" mejor.