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  • 1 # 使用者8989381376255

    先亮明結論,做功!!

    整體分析,人爬樓梯前後重力勢能變化,動能可以認為不變(靜止),故做功!!

    有些人可能會考慮什麼力在做功?有人會認為是人對樓梯的壓力在做功。

    事實上,人的鞋子與樓梯接觸才會對樓梯產生壓力,而樓梯與鞋子之間的相對距離在施力階段基本不發生變化(預設鞋面與樓梯為剛體),或者說,變化量極小,可以不考慮。

    那麼究竟是什麼力做功呢?

    注意,此處不應該將人體視為剛體模型!!!人體上樓的過程中,形態發生變化,肌肉其實存在著舒張與放縮,不能視為剛體模型,即人體內力(肌肉)做功!!!

    爬樓梯的過程中人體自身做功,而不是依賴外力做功!所以爬樓梯才會吃力。電梯靠外力做功能夠解決問題的,所以坐電梯不累!

    有些人會覺得奇怪,如果將人體質心位移視為鞋底支援力的位移,則人體的勢能變化等同於支援力做功,這是什麼情況?

    物理上,功的定義是力點乘作用點的相對位移,將支援力的位移視為質心的位移,得出一個實際不存在的功,這個功被稱為贗功。

    由質心運動定理推導得出贗功原理:外力作用點全視為質心的情況下,贗功=系統質心動能變化量。

    贗功原理不需要考慮內力做功,因為內力做功僅改變系統相對質心動能!

    由質心運動定理,質心動能變化僅有外力決定。由科尼希定理,系統動能包括質心動能+相對質心動能,故內力僅影響相對動能!!!

    此處外力僅有重力和支援力,不考慮動能變化,故支援力做功(贗功)即為勢能增量!當然了,這種相等是數學運算上的相等。實際情況下,按照功的定義,支援力是不做功的。

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