Seuraa 
Viestejä45973

Eräs kysymys ei jätä minua rauhaan - osaisikohan joku auttaa?

Miksi fysiikassa määritellään, että työ on voiman ja voiman suuntaan kuljetun matkan tulo? Tai oikeastaan tarkalleen ottaen minua vaivaa, että miksi vaikkapa käsipainon piteleminen vaakatasossa ei ole työtä? Kuitenkinhan käsipainon pitelemisessä tulee hiki ja energiaa kuluu; jos energia on kykyä tehdä työtä, niin jotenkin sitä ajattelisi, että energian kuluminen tarkoittaa, että työtä on tullut tehtyä...

Suuret kiitokset mahdollisista vastauksista!

Sivut

Kommentit (53)

Energiataloudellisesti teet tuossa työtä, mutta et fysikaalisesti.

Jos laitat painon pöydälle ja pidät sitä siinä, et voi ottaa työtä eli energiaa tästä ulos. Tätä varten painon pitäisi liikkua. Siksi et tee fysikaalista työtä myöskään pidellessäsi painoa kädessä, vaikka omat voimat siinä kuluisi.

Jos punnusta kannatellaan suihkumoottorilla, tehdään fysikaalista työtä suihkun kiihdyttämiseen mutta ei punnuksen paikallaan pitämiseen.

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
petsku
Seuraa 
Viestejä1473

Jos saat saman käsipainon pysymään tasapainossa pääsi päällä, huomaat sen kannattelun olevan merkittävästi helpompaa kuin vaakatasoon suoraksi ojennetussa kädessäsi. Luustosi ei tee työtä kannatellessaan painoa. Käsittääkseni lihakset kuluttavat energiaa supistuessaan ja relaksoituvat pian uudestaan, joten ne hukkaavat energiaa kyseisessä tapauksessa.

V.A.Littaa
Seuraa 
Viestejä873
kanka
Miksi fysiikassa määritellään, että työ on voiman ja voiman suuntaan kuljetun matkan tulo?

Ajattelet asiaa tavallaan väärinpäin, että "Miksi työstä tehdään voiman ja voiman suuntaan kuljetun matkan tulo?" Fysiikassa tarvitaan nimeä voiman ja voiman suuntaan kuljetun matkan tulolle. On aivan sama kutsutaanko sitä työksi vai voimamatkatuloksi. Kun ylitetään valtakunnan raja, työ muuttuu work:ksi. Et sinä voimaakaan ajattele fysiikassa hauikseksi. Miksi miettisit työtä painonroikottamiseksi.

Jos asiaa helpottaa, niin voit miettiä, että työ:llä pitää saada aikaan jotain konkreettista. Se että jokin pysyy paikallaan, ei ole mitään aikaan saaamista.

Denzil Dexter
Seuraa 
Viestejä6665

Asiasta on oikein tehty sarjakuvakin. Pahkasika-lehdessä seikkaili nuori insinööri Pedersen. Hän näki valvomallaan työmaalla 2 duunaria kannattelemassa köyden varassa laastitynnyriä. Siitä syntyi sanomista, koska Pedersenin mielestä duunarit eivät tehneet työtä ja omasta mielestään he tekivät. Kannattaa hankkia lehti, mikäli vielä jostain löytyy...

kanka
Eräs kysymys ei jätä minua rauhaan - osaisikohan joku auttaa?

Miksi fysiikassa määritellään, että työ on voiman ja voiman suuntaan kuljetun matkan tulo? Tai oikeastaan tarkalleen ottaen minua vaivaa, että miksi vaikkapa käsipainon piteleminen vaakatasossa ei ole työtä?


Tuo on virheellinen oletus.
Teet käsipainolle työtä siihen kohdistamallasi voimalla jokaisessa sellaisessa havaintokoordinaatistossa, jossa käsipaino liikkuu voiman suunnassa (ja niitähän riittää ääretön määrä), vaikkei käsipaino liiku sinuun nähden yhtään mihinkään.
Lisäksi teet työtä tuossa tilanteessa suonissasi kiertävälle verelle selvästi enemmän, kuin jos et sitä käsipainoa kannattelisi.

Fysiikassa ei siis noin määritellä, mutta joissain perustason oppikirjoissa saatetaan kyllä moista valitettavasti väittää, johtuen siitä, etteivät kirjojen kirjoittajat osaa ja/tai viitsi käyttää täsmällistä kielenkäyttöä.

Oikeasti siis fysiikassa määritellään, että voiman tekemä työ on voiman ja voiman suuntaan käytetyssä havaintokoordinaatistossa kuljetun matkan tulo silloin, kun voima on vakio.

Sinun tekemä työ ei siis ole ollenkaan sama asia kuin käsiesi voiman käsipainolle tekemä työ, ja oppikirjoissa tuo asia pitäisi tehdä täysin selväksi.

Kuuklen täsmällisellä kielenkäytöllä antamalla työn määritelmällä ei ole mitään merkitystä, koska se voi saada mitä hyvänsä arvoja. Havaintokoordinaatistoja ei todellakaan voi olla ääretön määrä vaan se on määriteltävä jolloin niitä on tasan yksi.

korant
Kuuklen täsmällisellä kielenkäytöllä antamalla työn määritelmällä ei ole mitään merkitystä, koska se voi saada mitä hyvänsä arvoja.

Fysiikan kirjojen kirjoittajat ovat eri mieltä kanssasi, koska kyseisen tyyppisiä määritelmiä yleisesti käytetään. Mikäli niiillä ei olisi merkitystä ei niitä myöskään käytettäisi.

korant
Havaintokoordinaatistoja ei todellakaan voi olla ääretön määrä vaan se on määriteltävä jolloin niitä on tasan yksi.

Kun käytettävät havaintokoordinaatistot on määritelty on niitä äärellinen määrä, muttei välttämättä ainoastaan yksi. Useamman käyttö helpottaa joskus laskentaa, ja joskus tehtävissä myös edellytetään useamman käyttöä.

Ensinnä täytyy todeta, että voimailmiölle (jota voi mitata esim. jousivaa`alla) pätee relaatio F=ma. Tätä yhtälöä ei ymmärretä, mutta tiedetään todeksi nykyisen mittaustarkkuuden rajoissa. Näin ollen voimailmiön yksiköksi saadaan sovittuja yksikköjä käyttäen kg(m/s^2).

Voimailmiöstä energiailmiöön siirtyminen vei fyysikoilta paljon aikaa ja vaati suunnattomasti luovuutta. Yksi merkkipaalu tässä kehityksessä oli kreivi Rumfordin havainto, että tykinputkia porattaessa niiden lämpötila kasvaa. Vuonna 1843 englantilainen James Prescott Joule osoitti tarkoin mittauksin, että punnuksen pudotessaan pyörittämä propelli lämmitti vettä siten, että jos putoamista kuvattiin lausekkeella mgh (yksiköissä kg(m/s^2)m) niin veden lämpenemistä kuvasi lauseke cm(delta t) yksiköissä (J/kg aste)aste eli (kg(m^2/s^2)/kg aste)kg aste eli kg(m/s^2)m (esitystä on modernisoitu Joulen ajoista). Ja jos c sai arvon 4,19 kg(m/s^2)m/kg aste, niin näiden lausekkeiden arvot olivat yhtä suuret! Ja ne molemmat kuvasivat jotain olennaista ilmiötä, energiailmiötä.

Myöhemmin esimerkiksi Ostwald osoitti kaikkien tapahtumien olevan yhteydessä niissä "kuluvan" tai "saadun" energian välityksellä. Ja jokainen tätä ilmiötä luonnehtiva kaava sai yksikökseen tutun energian yksikön kg(m/s^2)m (lyhennettynä joule J).

Niinpä esimerkiksi kulutetun sähköenergian kaava E=UIt saa yksikön (J/C)(C/s)s eli J eli kg(m/s^2)m. (C tarkoittaa coulombia, varauksen yksikköä). Samoin esim. liike-energia 0,5mv^2 saa yksikökseen energian yksikön kg(m/s^2)m niinkuin pitääkin. Ja esimerkiksi veden nostaessa esinettä matkan h saadaan energian kaavaksi (roo)gVh eli (kg/m^3)(m/s^2)(m^3)m eli kg(m/s^2)m. (Tässä täytyy integroida, koska roo muuttuu noustessa). Näin havaitaan vähitellen, että esiintyy ilmiö, joka muotoaankin muuttaessaan on aina kuvattavissa lausekkeella, joka on yksiköissä kg(m/s^2)m.

Nyt nähdään, että työn eli käytetyn energian lauseke Fs on myös yksiköissä ilmaistuna kg(m/s^2)m eli energia.

Valitettavasti typografia on toivoton, kun en osaa käyttää erikoisnappuloita.

Ehkä tuon lausekkeen Fs voisi osoittaa päteväksi myös matkan syvempää olemusta ja voimailmiön aiheuttavia virtuaalisia fotoneita käyttäen tai ehkä aktioiden eli vaikutuskvanttien Et avulla. Voisi olla kiintoisaa yrittää.

kuukle
Kun käytettävät havaintokoordinaatistot on määritelty on niitä äärellinen määrä, muttei välttämättä ainoastaan yksi. Useamman käyttö helpottaa joskus laskentaa, ja joskus tehtävissä myös edellytetään useamman käyttöä.
Jos tarkastellaan tasaisella nopeudella vaakasuoraan liikkuvassa tavarajunassa olevan laatikon siirtoa vaunun lattiaa pitkin, niin mielestäni tuohon siirtoon vaadittavan työn määrittämiseksi havaintokoordinaatisto on valittava vain ja ainoastaan junan koordinaatistoon. Junan nopeus ei tuiohin työhön vaikuta mitenkään paitsi jos liikutta seosookin radan vieressä maassa ja siirtää laatikkoa jollain ihme konstilla maasta käsin. Ratkaisevaa on se, syntyykö siirtävä voima laatikon ja vaunun lattian välillä vai laatikon ja maan välillä.

ing geolog
Seuraa 
Viestejä7131
Denzil Dexter
Asiasta on oikein tehty sarjakuvakin. Pahkasika-lehdessä seikkaili nuori insinööri Pedersen. Hän näki valvomallaan työmaalla 2 duunaria kannattelemassa köyden varassa laastitynnyriä. Siitä syntyi sanomista, koska Pedersenin mielestä duunarit eivät tehneet työtä ja omasta mielestään he tekivät. Kannattaa hankkia lehti, mikäli vielä jostain löytyy...



Muistaakseni hän oli "vain rakennusmestari" ja tutkiskeli "nuoren teknikon käsikirjaa"
Muistan sarjakuvan, vaan voi olla vaikia löytää.

Mutta minäkin voin tehdä virheitä, kerran nuorena sytytin, Haaparannan kaupunginhotellissa, tupakin väärästä päästä.

David
Seuraa 
Viestejä8877
kanka
Eräs kysymys ei jätä minua rauhaan - osaisikohan joku auttaa?

Miksi fysiikassa määritellään, että työ on voiman ja voiman suuntaan kuljetun matkan tulo? Tai oikeastaan tarkalleen ottaen minua vaivaa, että miksi vaikkapa käsipainon piteleminen vaakatasossa ei ole työtä? Kuitenkinhan käsipainon pitelemisessä tulee hiki ja energiaa kuluu; jos energia on kykyä tehdä työtä, niin jotenkin sitä ajattelisi, että energian kuluminen tarkoittaa, että työtä on tullut tehtyä...

Suuret kiitokset mahdollisista vastauksista!


Itse asiassa se on niin että sille kappaleelle tehty työ on sen voiman ja matkan integroitu (piste)tulo. Työtä siinä kyllä tehdään ja energia muuttaa muotoaan, mutta se ei kohdistu siihen kappaleeseen, eli tuossa tapauksessa käsipainoon.

Tulkinnnassa tai eistystavassa on siis ollut puutteita, jos tuollainen johtopäätös on syntynyt.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä14900

No nyt selvisi asia minullekin: Havaintokoordinaatistoja voi olla vain yksi. Keskipakoisvoima on sittenkin silkkaa huuhaata.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

o_turunen
No nyt selvisi asia minullekin: Havaintokoordinaatistoja voi olla vain yksi. Keskipakoisvoima on sittenkin silkkaa huuhaata.
o_turunenkin on herännyt laput silmillään eikä edelleenkään ymmärrä ettei keskihakuvoimaa voi olla ilman keskipakovoimaa. Mutta se onkin hänen murheensa.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä14900

Arvaukseni on, että tämäkin "keskustelu" kestää noin 133 sivua.
Erästä edellistä keskustelua koskeva arvaukseni meni todella pieleen; silloin arvasin sivujen lukumääräksi 13.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat