نظرًا لأن التغير في الطاقة الحركية لا يزال صفراً ، فهذا يعني أن التغيير الإيجابي في طاقة الجاذبية الكامنة يساوي سلبي التغير في الطاقة الداخلية. دعنا نقول أن لديك كتلة 75 كيلوغرام (165 جنيه). هذا يعني أن رفع مستوى 1 متر من شأنه أن يقلل من طاقتك الداخلية بمقدار 735 جول. هذا يسمى العمل.
تسلق السلالم مقابل متسلق الدرج
الآن يمكننا العودة إلى السؤال الأصلي: ما الذي يقوله مبدأ الطاقة في العمل عن السلالم مقابل آلة تسلق السلالم؟ حسنًا ، لقد فعلنا بالفعل فيزياء تسلق الدرج. إنه نفس الحساب إذا حصلت على طاولة 1 متر أو تسلق 100 قصة – إنها مجرد قيمة مختلفة للارتفاع. لكن لنفترض أنك تبقى في نفس المكان بينما تتحرك الدرج تحتك. إذا كان شخص ما يقيس حركتك الأمامية ، فسيقولون أن سرعتك صفرية. لا يتغير طولك أيضًا ، لذا فإن معادلة طاقة العمل تبدو هكذا:
هذا يقول إن التغيير في الطاقة الداخلية هو أيضًا صفر ، مما يعني أنك لا تحترق أي سعرات حرارية. أعني ، هذا لا يمكن أن يكون صحيحًا … أليس كذلك؟ ثم كيف نصلح هذا؟ سأستخدم مثالًا رائعًا استنادًا إلى هذا الفيديو من ستيف القالب. وغني عن هذا: تخيل أنك تسلق سالم متحرك نحو الأسفل. مرة أخرى ، يراك مراقب على الأرض ثابتًا. ومع ذلك ، يمكننا أيضًا قياس سرعتك من الإطار المرجعي للسلالم المتحركة ، وستتحرك لأعلى.
في الواقع ، إذا كان لدى المصعد الجدران والسقف ، فلن تتمكن من إخبارك بأنك تبقى في مكانها. لن تعرف حتى أن الدرج تتحرك. نظرًا لأن الدرج تتحرك بسرعة ثابتة (تسارع صفر) ، فإن هذا سيكون إطارًا مرجعيًا بالقصور الذاتي. في الفيزياء ، يكون أي إطار مرجعي بالقصور الذاتي صالحًا مثل أي إطار مرجعي آخر – تظل قوانين الفيزياء الأساسية كما هي. لذلك ، من منظور إطار المصعد نكون التحرك والقيام بالعمل. إنه نفس الشيء كما لو كنت تمشي في إطار ثابت.
ولكن في الواقع ، فإن متسلق الدرج أصعب
قلت إن الدرج المتسلق وتسلق السلالم كانت هي نفسها – لكنهم ليسوا كذلك. في الواقع ، فإن تسلق 100 قصة أسهل من المسافة المكافئة على متسلق الدرج. هل هذا يبدو مجنونا؟ إنه مجنون بعض الشيء. سبب اختلافهم هو أن مجال الجاذبية (ز) ليس ثابتا حقا.
تذكر ، لقد حددنا طاقة الجاذبية المحتملة u = mxgxy؟ هذا ليس خطأ حقًا ، لكنه مضلل بعض الشيء. في الواقع ، سيتم تعريف طاقة الجاذبية المحتملة لنظام شخص الأرض على النحو التالي:
