搜搜考试网摩擦力做功转化为热能的问题
来源：学生作业帮 编辑：搜搜考试网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/16 20:45:59
摩擦力做功转化为热能的问题
比如AB两个物体,A在上B在下,AB间有摩擦,B与地无摩擦,那么给A一定的初速度,AB都会运动,A收到的的摩擦力对它做负功,B收到的的摩擦力对它做正功.
那么假设AB无热传递,因为有相对位移,那么A的摩擦力做的功就有一部分会转化为热能,而B所收到的摩擦力对它做的是正功,这个时候这部分功是全部转化为动能还是有一部分也会转化为热能?
比如AB两个物体,A在上B在下,AB间有摩擦,B与地无摩擦,那么给A一定的初速度,AB都会运动,A收到的的摩擦力对它做负功,B收到的的摩擦力对它做正功.
那么假设AB无热传递,因为有相对位移,那么A的摩擦力做的功就有一部分会转化为热能,而B所收到的摩擦力对它做的是正功,这个时候这部分功是全部转化为动能还是有一部分也会转化为热能?
感觉上,B 受到的摩擦力一部分转化为动能,另一部分转化为摩擦热
但通过计算,我们发现,f 对 B 的磨擦热为 0
不过你的假设 A/B 无热传递,是不符合物理事实的; 事实上摩擦力的产生不是 A,B 单独能产生的,
摩擦生热也是在 A/B 之间的; 这就决定了 A/B 之间必然存在某种热交换,换句话说,如果 A/B 之间果然是无热传递,那么摩擦系数必然为 0.不过这就是题外话了,但我认为这可能是引起你困扰的原因
换言之,因为题目中存在一个不符合物理事实的假定,从而导致了按照这个假定来计算的结果,不符合真实的物理事实
再问： 请问，你说的“f 对 B 的磨擦热为 0”如何计算？
再答： 假定 A 质量 m, B 质量 km A 初始速度 (k + 1)v 最后 A, B 共同以 v 运动 A 的动能由 m(k+1)^2v^2/2 减少到 mv^2/2, 动能减少全部来自于摩擦力做功 那么摩擦力对 A 做功(也是产生热量) 为 m(k^2 + 2k)v^2/2 而 B 的动能由 0 增加到 mv^2/2, 全部由摩擦力 f' 做功形成 整体能量是守恒的, f' 对 B 如果再有摩擦力的话, 能量就不守恒了 但是请注意, 这里我们有一个假定, 摩擦力 f 对 A 做功, 摩擦力 f' 对 B 做功, 这一对作用力与反作用力, 我们把他们当作普通的一对"作用力与反作用力"来看待, 比如说两个物体之间的压力, 在这个基础上我们计算出 f 产生摩擦热而 f' 不产生 但是事实上, 摩擦力的本质是不同的, 事实上 f, f' 都是耗散结构造成耗散能的表现, 在两个表面产生热量的分配, 要依赖于具体耗散过程, 不是一个"假定A/B之间绝热" 一句话就能一言带过的 比如说, 我们做一个理想实验, A/B 之间没有物理接触, 无摩擦, 但是, 在A放置磁铁, B 放置感应线圈, 结果, 线圈切割磁力线产生感生电动势, 产生感生电流并在线圈中产生热量. 我们的装置可以模拟成和摩擦力相同的过程, 对 A/B 也产生同样的运动学结果, 但是, 这里的 "摩擦热" 跑到哪里去了呢? 几乎是全部产生在 B 上, 而不是产生在 A 上! 所以, 摩擦做功产生热量, 如果简单的看可以看作某种平均分配, 如果非要搞复杂, 那么, 就必须考虑摩擦的具体过程! 而这个具体过程, 题目中完全没有体现, 这就是出题的人根本不懂物理学的本质, 只知道列算式, 钻牛角尖的后果了!
但通过计算,我们发现,f 对 B 的磨擦热为 0
不过你的假设 A/B 无热传递,是不符合物理事实的; 事实上摩擦力的产生不是 A,B 单独能产生的,
摩擦生热也是在 A/B 之间的; 这就决定了 A/B 之间必然存在某种热交换,换句话说,如果 A/B 之间果然是无热传递,那么摩擦系数必然为 0.不过这就是题外话了,但我认为这可能是引起你困扰的原因
换言之,因为题目中存在一个不符合物理事实的假定,从而导致了按照这个假定来计算的结果,不符合真实的物理事实
再问： 请问，你说的“f 对 B 的磨擦热为 0”如何计算？
再答： 假定 A 质量 m, B 质量 km A 初始速度 (k + 1)v 最后 A, B 共同以 v 运动 A 的动能由 m(k+1)^2v^2/2 减少到 mv^2/2, 动能减少全部来自于摩擦力做功 那么摩擦力对 A 做功(也是产生热量) 为 m(k^2 + 2k)v^2/2 而 B 的动能由 0 增加到 mv^2/2, 全部由摩擦力 f' 做功形成 整体能量是守恒的, f' 对 B 如果再有摩擦力的话, 能量就不守恒了 但是请注意, 这里我们有一个假定, 摩擦力 f 对 A 做功, 摩擦力 f' 对 B 做功, 这一对作用力与反作用力, 我们把他们当作普通的一对"作用力与反作用力"来看待, 比如说两个物体之间的压力, 在这个基础上我们计算出 f 产生摩擦热而 f' 不产生 但是事实上, 摩擦力的本质是不同的, 事实上 f, f' 都是耗散结构造成耗散能的表现, 在两个表面产生热量的分配, 要依赖于具体耗散过程, 不是一个"假定A/B之间绝热" 一句话就能一言带过的 比如说, 我们做一个理想实验, A/B 之间没有物理接触, 无摩擦, 但是, 在A放置磁铁, B 放置感应线圈, 结果, 线圈切割磁力线产生感生电动势, 产生感生电流并在线圈中产生热量. 我们的装置可以模拟成和摩擦力相同的过程, 对 A/B 也产生同样的运动学结果, 但是, 这里的 "摩擦热" 跑到哪里去了呢? 几乎是全部产生在 B 上, 而不是产生在 A 上! 所以, 摩擦做功产生热量, 如果简单的看可以看作某种平均分配, 如果非要搞复杂, 那么, 就必须考虑摩擦的具体过程! 而这个具体过程, 题目中完全没有体现, 这就是出题的人根本不懂物理学的本质, 只知道列算式, 钻牛角尖的后果了!
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