Трение и работа

[allocco]

В жж есть сообщество seeds_that_spin, но в последнее время оно слегка протухло, а модератор не спешит благословлять посты на публикацию, так что пусть эта задачка повисит тут.

Итак, представим, что у нас есть брусок, который мы тянем горизонтально приложенной силой вдоль горизонтального же стола. Тянем так, что скорость бруска постоянна. При этом между бруском и столом есть трение с коэффициентом μ.

Приложенная сила (обозначим её как F) при перемещении бруска на расстояние d совершает работу Fd. Сила трения μN, очевидно, равна F и совершает такую же работу, только с противоположным знаком.

Суммарная работа, тем самым, равна нулю, и это согласуется с законом сохранения энергии: ведь скорость бруска не меняется, а значит, нет и изменения кинетической энергии.

Но при этом мы знаем, что брусок от трения должен нагреться. Где же слагаемое, отвечающее за этот нагрев в законе сохранения энергии? Как нам учесть этот эффект?

UPD Ответ последовательно появляется в этом треде.

Comments

[a-shen.livejournal.com]

так вот отрицательная работа, совершаемая силой трения, вся и уходит в тепло

[major-0bvious.livejournal.com]

Возможно, скажу глупость, но: надо добавить mg, направленную вниз. Эта mg на чуть-чуть больше, чем N. Эта разница может быть вызвана "продавливанием" стола. Вот эта энергия, которая расходуется на "продавливание" и дает энергию на нагрев.

[rus4.livejournal.com]

может, стол охлаждается чутка?

[x-pictures.livejournal.com]

Дело в том, что процессы с тепловыми эффектами описываются не механическим законом сохранения энергии, а первым законом термодинамики. Поскольку закон сохранения энергии не включает энтропию, которая характеризует работоспособность энергии. Тепловая энергия может быть практически неработоспособной (если разность температур мала). Вы вкладываете в систему, скажем, 1 джоуль механической работы. Система полностью изолирована от внешнего мира, утечек энергии нет. Но всё равно, обратно вы этот джоуль в механическом виде уже никакими ухищрениями не получите. Энергия, по сути, потеряна навсегда.

[darnley.livejournal.com]

Ммм, какая забавная сила трения — со стороны стола на брусок действует, а со стороны броска на стол — не осмеливается :) Друьям — всё, врагам — третий закон Ньютона, ящетаю!