Μπορεί ένα αντικείμενο να έχει μη μηδενική δύναμη και σταθερή κινητική ενέργεια;
Κατανόηση των εννοιών
* δύναμη: Μια δύναμη είναι μια ώθηση ή έλξη που μπορεί να προκαλέσει μια αλλαγή στην κίνηση ενός αντικειμένου (επιτάχυνση).
* Κινητική ενέργεια: Η ενέργεια έχει ένα αντικείμενο που έχει λόγω της κίνησης του. Εξαρτάται από τη μάζα και την ταχύτητα του αντικειμένου.
Πώς είναι δυνατόν
Φανταστείτε ένα αυτοκίνητο που κινείται με σταθερή ταχύτητα σε μια κυκλική διαδρομή. Εδώ είναι τι συμβαίνει:
1. Δύναμη: Το αυτοκίνητο επιταχύνεται συνεχώς προς το κέντρο του κύκλου λόγω της κεντρομερικής δύναμης (που παρέχεται από την τριβή ή την τραπεζική της διαδρομής). Αυτή η δύναμη είναι απαραίτητη για να κρατήσει το αυτοκίνητο να κινείται σε έναν κύκλο.
2. σταθερή κινητική ενέργεια: Παρόλο που υπάρχει μια δύναμη που ενεργεί στο αυτοκίνητο, η ταχύτητά του (και επομένως η κινητική του ενέργεια) παραμένει σταθερή. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η δύναμη είναι πάντα κάθετη στην ταχύτητα του αυτοκινήτου. Μια δύναμη κάθετη στην ταχύτητα αλλάζει την κατεύθυνση της κίνησης, αλλά όχι την ταχύτητα.
Βασικά σημεία
* Εργασία και ενέργεια: Για να αλλάξει η δύναμη της κινητικής ενέργειας, πρέπει να εργάζεται στο αντικείμενο. Οι εργασίες γίνονται μόνο όταν η δύναμη έχει ένα συστατικό παράλληλο με την μετατόπιση. Στο παράδειγμα κυκλικής κίνησης, η δύναμη δεν λειτουργεί επειδή είναι κάθετη προς την εκτόπιση.
* Άλλα σενάρια: Υπάρχουν άλλα σενάρια όπου αυτό μπορεί να συμβεί. Για παράδειγμα, ένα αντικείμενο που κινείται με σταθερή ταχύτητα σε μια επιφάνεια χωρίς τριβή. Μια δύναμη θα μπορούσε να ενεργεί στο αντικείμενο, αλλά είναι ισορροπημένη από μια ίση και αντίθετη δύναμη, με αποτέλεσμα καμία καθαρή δύναμη και επομένως καμία αλλαγή στην κινητική ενέργεια.
Συμπερασματικά
Μια δύναμη μπορεί να δράσει σε ένα αντικείμενο χωρίς να αλλάξει την κινητική του ενέργεια, εφόσον η δύναμη είναι κάθετη προς την ταχύτητα του αντικειμένου.
