关于物理学里面的功,有以下几个疑惑,有大佬解答一下吗?

2024-11-19 阅读 10
更新于 2024年11月21日
这个问题,在费曼的《讲义》中说的非常清楚了。最直接的回答就是,这是骨骼肌自身的特点决定的。
从做功的角度,第二种情况下你当然做功了,只不过对物体而言,做功效率为零。你做的功产生的效果就是骨骼肌的颤动,进而耗散成为热。
推而不动时,宏观上你确实没有对箱子做功,但是肌肉确实消耗了化学能,这里需要一点生物学知识。
人的肌肉在宏观上收缩时,在微观看是大量微小的肌纤维之间的相对运动叠加起来的(可以去b站搜索关键词:肌动蛋白,肌纤维等的动画掩饰)当推而不动时,肌肉微观上并不是静止的,而是发生着微小的抖动,也就是肌纤维之间不断发生着微小而往复的相对运动。
这个问题很有意思,很多初学物理的同学都弄不明白。我就不卖关子了,直接说答案吧!
确实有可能你在两种情况下消耗的能量是一样的,两种情况都是消耗了你体内的化学能量。
对于情况1,物体运动了,你的一部分能量转换成了物体的动能(之所以是一部分能量是因为能量转换效率无法百分之百,有一部分能量转变成热耗散出去了,参见热力学第二定律。)。
对于情况2,物体没有动,但是你确实消耗能量了,这些能量都到哪里去了呢?答案是被你自己的身体吸收了,通过多次能量转换之后最后都变成热消耗掉了。
很多人不理解情况2中能量是如何消耗掉的,我们把人体推物体的过程简化气缸推物体就容易理解了。假定气缸内有可燃气体和氧气混合,点燃缸内气体,情况1相当于气体膨胀推动活塞,活塞推动物体做功。现在我们把活塞焊死(或者把物体焊死,结果一样)情况会怎么样呢?气体受热,但没法对外输出能量,温度会变得很多,比第一种情况要高得多,然后这个热量只能被气缸壁吸收,然后慢慢向环境散发去。
回答是:一、关于功的概念:功有狭义与广义两种理解。