работа силы Лоренца

Сообщение №59850 от NN 22 октября 2009 г. 16:02
Тема: работа силы Лоренца

"Т.к. сила Лоренца перпендикулярна скорости, то ее работа равна 0.
Сила Лоренца не может совершать работу."(Kostya и др.)
Это правда, но не вся, а только половина правды.
И как всякая полуправда может дать студенту ошибочное представление
о физике явлений, связанных с силой Лоренца.

Рассмотрим движение проводника в магнитном поле.
http://physics-animations.com/img/lorents.gif

На рисунке показаны 3 последовательных положения A,B,C коричневого проводника,
который движется со скоростью V в магнитном поле, перпендикулярном плоскости рисунка.
Голубая точка D - это электрон, который внутри проводника движется со скоростью Vе,
и на который действует сила Лоренца F. Ее проекции Fy и Fx.
Проекция Fx уравновешивается силой Fm - силой реакции проводника,
которая не дает электрону выйти за пределы проводника.
Проекция Fу совершает работу по перемещению электрона и
созданию внутри проводника электрического поля Е.
Когда это поле будет создано, то его сила еЕ уравновесит Fy.

Таким образом, истинная правда звучит так:
Сила Лоренца не может совершать работу, но при наличии других сил работу может
совершать ее проекция.
Т.е. главное, что работу совершать может, но не вся, а только часть силы Лоренца:
та из ее проекций, которая остается не скомпенсированной другими силами.


Отклики на это сообщение:

> "Т.к. сила Лоренца перпендикулярна скорости, то ее работа равна 0.
> Сила Лоренца не может совершать работу."(Kostya и др.)
> Это правда, но не вся, а только половина правды.
> И как всякая полуправда может дать студенту ошибочное представление
> о физике явлений, связанных с силой Лоренца.

> Рассмотрим движение проводника в магнитном поле.
> http://physics-animations.com/img/lorents.gif
>

> На рисунке показаны 3 последовательных положения A,B,C коричневого проводника,
> который движется со скоростью V в магнитном поле, перпендикулярном плоскости рисунка.
> Голубая точка D - это электрон, который внутри проводника движется со скоростью Vе,
> и на который действует сила Лоренца F. Ее проекции Fy и Fx.
> Проекция Fx уравновешивается силой Fm - силой реакции проводника,
> которая не дает электрону выйти за пределы проводника.
> Проекция Fу совершает работу по перемещению электрона и
> созданию внутри проводника электрического поля Е.
> Когда это поле будет создано, то его сила еЕ уравновесит Fy.

> Таким образом, истинная правда звучит так:
> Сила Лоренца не может совершать работу, но при наличии других сил работу может
> совершать ее проекция.
> Т.е. главное, что работу совершать может, но не вся, а только часть силы Лоренца:
> та из ее проекций, которая остается не скомпенсированной другими силами.

Всё это обсуждалось много раз. Думаю, нет смысла продолжать на этом форуме. Здесь неграмотные в физике люди могут поучиться физике. А вот на альтернативном форуме они учат других своей неграмотностью. Вперёд!


> "Т.к. сила Лоренца перпендикулярна скорости, то ее работа равна 0.
> Сила Лоренца не может совершать работу."(Kostya и др.)
> Это правда, но не вся, а только половина правды.
> И как всякая полуправда может дать студенту ошибочное представление
> о физике явлений, связанных с силой Лоренца.

> Рассмотрим движение проводника в магнитном поле.
> http://physics-animations.com/img/lorents.gif


> На рисунке показаны 3 ...

> Таким образом, истинная правда звучит так:
> Сила Лоренца не может совершать работу, но при наличии других сил работу может
> совершать ее проекция.
> Т.е. главное, что работу совершать может, но не вся, а только часть силы Лоренца:
> та из ее проекций, которая остается не скомпенсированной другими силами.

Во-первых, Вы что-то нахомутали со ссылками на рисунки; может быть, не Вы, но рисунки недоступны.

Во-вторых, в чем - по-Вашему - смысл утверждения "сила X не совершает работу"? Интересует не математический смысл (интеграл скалярного произведения равен нулю), а физический. Сформулируйте, тогда попробуем найти всю правду.


http://physics-animations.com/img/lorents.jpg


> Сила Лоренца не может совершать работу, но при наличии других сил работу может
совершать ее проекция.

Можно, конечно, сказать так. Логике не противоречит.
Но есть ли от этого польза?
Ведь польза от законов и правил в том, что они помогают решать задачи.
Чем поможет такая формулировка?


> > Сила Лоренца не может совершать работу, но при наличии других сил работу может
> совершать ее проекция.

> Можно, конечно, сказать так. Логике не противоречит.
> Но есть ли от этого польза?
> Ведь польза от законов и правил в том, что они помогают решать задачи.
> Чем поможет такая формулировка?

Совершенно верно. Именно для того я и задал вопрос о физическом смысле (не)нулевой работы, совершаемой силой - чтобы NN, сформулировав ответ, понял бесполезность рассуждения о "работе проекции силы" - чисто математическом понятии.


> > Сила Лоренца не может совершать работу, но при наличии других сил работу может
> совершать ее проекция.

> Можно, конечно, сказать так. Логике не противоречит.
> Но есть ли от этого польза?
> Ведь польза от законов и правил в том, что они помогают решать задачи.
> Чем поможет такая формулировка?

Польза есть.
1.Как Вы объясните этот эксперимент без рассмотрения "лишней" силы Лоренца,
которая работу не совершает?
Пожалуйста, приведите Ваш вариант.
Ведь механическая сила Fm направлена перпендикулярно проводнику и не может
двигать электрон вдоль него, что нужно для создания Е-поля.
2. Некоторые сходу отвергают мой вариант объяснения на том основаниии,
что сила Л. работу совершать не может. Идея, что часть ее работу совершает,
не тривиальна и воспринимается ими как незнание решающим физики.
3.Идея, что работу совершает только та часть сил(ы), которая не уравновешена
другими, очень физична.
Например, тело скользит по наклонной плоскости.
Сила тяжести не может вдавить его в плоскость. Поэтому очень физично и логично
разложить ее на составляющие вдоль и перпендикулярно плоскости.
Характер действия этих проекций очень разный.
Одна уравновешена силой реакции, а другая тело двигает.
Чтобы рассматривать движение нужно учитывать все приложенные силы.
Как Вы найдете силу реакции, не разложив силу тяжести на проекции?
В таких случаях разложение - это не формальный прием, а часть физического решения.


Сразу скажу, что на риснке имеется несущественная ошибка -- заряд не движется по прямой.

> > > Сила Лоренца не может совершать работу, но при наличии других сил работу может
> > совершать ее проекция.
Я уже писал, что у любой силы можно найти "проекцию, которая совершает работу", если тело перемещается. Идите по улице и тяните себя за волосы вверх. У силы с которой вы себя тянете за волосы имеется проекция под 45 градусов, совершающая работу.
Зачем всё это? Понятие работы силы при таком подходе становится нечетким.

> Польза есть.
> 1.Как Вы объясните этот эксперимент без рассмотрения "лишней" силы Лоренца,
> которая работу не совершает?
> Пожалуйста, приведите Ваш вариант.
Просто возьмите ваш рисунок и скалярно умножте силу Лоренца и внешнюю силу на скорость:

Сила Лоренца работу не совершает.
Работу совершает внешняя сила.

> Ведь механическая сила Fm направлена перпендикулярно проводнику и не может
> двигать электрон вдоль него, что нужно для создания Е-поля.
Ну не движется электрон вдоль проводника. Вы-же сами нарисовали.

> 2. Некоторые сходу отвергают мой вариант объяснения на том основаниии,
> что сила Л. работу совершать не может. Идея, что часть ее работу совершает,
> не тривиальна и воспринимается ими как незнание решающим физики.
Если договорится о терминах, то можно и так объяснять. Если все предсказания экспериментов в такой терминологии совпадают с результатами получеными с использованием общепринятой терминологии, то в принципе разницы нет.
Упрек заключается в том, что вы не знаете общеприятной терминологии.
Приведете ссылку на учебник/книжку/статью, где ваша нетривиальная идея излагается?
Я по-моему у вас просил эту ссылку ранее...

> 3.Идея, что работу совершает только та часть сил(ы), которая не уравновешена
> другими, очень физична.
От слова "физично" меня всегда подташнивает. Может вы скажете, то сие прилагательное означает, кроме попытки демагогии?
> Например, тело скользит по наклонной плоскости.
> Сила тяжести не может вдавить его в плоскость. Поэтому очень физично и логично
> разложить ее на составляющие вдоль и перпендикулярно плоскости.
Смотрите -- вы сами говорите: "работу совершает только та часть сил(ы), которая не уравновешена
другими". А почему вы взяли часть именно силы тяжести? Давайте возьмем часть силы реакции, которая не уравновешена силой тяжести. Пользуясь вашей логикой я получаю, что часть силы реакции совершает работу.
И я для силы реакции могу также писать, что
"Характер действия её проекций очень разный."
"Одна уравновешена силой тяжести, а другая тело двигает."
Логично?

> Как Вы найдете силу реакции, не разложив силу тяжести на проекции?
-- направление перпендикулярное плосткости

Умножаю скалярно на

При этом ,
Откуда:

> В таких случаях разложение - это не формальный прием, а часть физического решения.
Разложение в таких решениях делается, но только для удобства решения.


> Сразу скажу, что на риснке имеется несущественная ошибка -- заряд не движется по прямой.
А я не утверждал, что нарисованная линия - прямая.
> > > > Сила Лоренца не может совершать работу, но при наличии других сил работу может
> > > совершать ее проекция.
> Я уже писал, что у любой силы можно найти "проекцию, которая совершает работу", если тело перемещается.
Верно. Любую мысль можно довести до абсурда. Но зачем это делать?
Разложени силы на произвольные проекции - это абстрактный математич. прием.
Разложени силы на проекции, связанные с условиями движения, - это часть решения.

> Зачем всё это?
Затем, что в Вашем подходе остается непонятным, зачем здесь нужна сила Л.,
которая не выполняет никакой работы.
А здесь с нее все начинается. Проводник двигался. Включили м.поле.
Сила Л. начинает двигать электрон. Какая фраза более наглядно описывает картину:
а) сила Л. работу не совершает (лишняя)?
б) часть силы Л., направленная вдоль проводника, создает э.поле (работает)?
(А в 1-ый момент вся сила Л. направлена вдоль проводника!)
> Понятие работы силы при таком подходе становится нечетким.
Четкость понятия работы не изменяется.
Но если трудятся несколько сил, то какая часть этих сил делает работу,
а какая нет, действительно, следует смотреть более внимательно.

> > Польза есть.
> > 1.Как Вы объясните этот эксперимент без рассмотрения "лишней" силы Лоренца,
> > которая работу не совершает?
> > Пожалуйста, приведите Ваш вариант.
> Просто возьмите ваш рисунок и скалярно умножте силу Лоренца и внешнюю силу на скорость:
>
> Сила Лоренца работу не совершает.
Я с этим не спорю. Но это не исключает, что совершает работу ее часть.
> Работу совершает внешняя сила.
Но это не исключает, что совершает работу часть силы Л.

Вот еще пример.
Человек поднимает груз рычагом.
а)Можно сказать, что рычаг совершил работу над грузом.
б)А можно сказать, что рычаг работу не совершал, а ее совершил человек.
По-моему, более правильно а), но это не исключает работу человека.

> > 3.Идея, что работу совершает только та часть сил(ы), которая не уравновешена
> > другими, очень физична.
> От слова "физично" меня всегда подташнивает. Может вы скажете, то сие прилагательное означает, кроме попытки демагогии?
Жаль, что описане физики явления на Вас так действует.
Не пробовали стать математиком?

> > Например, тело скользит по наклонной плоскости.
> > Сила тяжести не может вдавить его в плоскость. Поэтому очень физично и логично
> > разложить ее на составляющие вдоль и перпендикулярно плоскости.
> Смотрите -- вы сами говорите: "работу совершает только та часть сил(ы), которая не уравновешена
> другими". А почему вы взяли часть именно силы тяжести? Давайте возьмем часть силы реакции, которая не уравновешена силой тяжести. Пользуясь вашей логикой я получаю, что часть силы реакции совершает работу.
> И я для силы реакции могу также писать, что
> "Характер действия её проекций очень разный."
> "Одна уравновешена силой тяжести, а другая тело двигает."
> Логично?

> > Как Вы найдете силу реакции, не разложив силу тяжести на проекции?
> -- направление перпендикулярное плосткости
>
> Умножаю скалярно на
>
> При этом ,
> Откуда:
>

Так Вы сделали то же самое, но методом векторной алгебры.
Вы урожденный математик.

> > В таких случаях разложение - это не формальный прием, а часть физического решения.
> Разложение в таких решениях делается, но только для удобства решения.

Верно. Для удобства решения, а в случае силы Л. еще и понимания явления.
Из Вашего решения роль силы Л. остается непонятной.
Во главу угла Вы ставите то, что она работы не совершает, вместо того,
чтобы указать, что именно работа части этой силы создает э.поле.
Т.е. она играет главную роль в создании поля.


Одна проекция двигает электрон и совершает работу, другую проекцию тянет палка и совершает работу.
В результате энергия палки перекачивается в электрон.

Ну и что?
Чем здесь специальное утверждение про проекции поможет решению задач, когда и так всё ясно?


> 3.Идея, что работу совершает только та часть сил(ы), которая не уравновешена другими, очень физична.

Бредятина.
Все силы всегда уравновешены другими.

Это понимали даже четыре таких тупых хвилософа, как Карл Маркс и Фридрих Энгельс!!!


> > Сразу скажу, что на риснке имеется несущественная ошибка -- заряд не движется по прямой.
> А я не утверждал, что нарисованная линия - прямая.
Признать недочет -- выше своего достоинства? Как знаете...

Agus, вы проигнорировали самое интересное:
Во-первых давайте, по вашему предложению, вместо силы Лоренца рассмотрим силу реакции.
Пользуясь вашей логикой я прихожу к выводу о том, что проекция силы реакции тоже может совершать работу. Вы с этим согласны?
Остается ли для вас "непонятным, зачем здесь нужна сила реакции, которая не выполняет никакой работы"?

Во-вторых:
Ссылку! Вы претендуете на знание того как надо учить студентов.
При этом я почти уверен, что все свои умозаключения вы выдумали сами.
Пока-что вы не доказали обратного ссылками на книги или статьи.

В-третьих:
Куда вы подевали вот это:
> Ведь механическая сила Fm направлена перпендикулярно проводнику и не может
> двигать электрон вдоль него, что нужно для создания Е-поля.
Скорость электрона не направлена вдоль проводника.


> > > > > Сила Лоренца не может совершать работу, но при наличии других сил работу может
> > > > совершать ее проекция.
> > Я уже писал, что у любой силы можно найти "проекцию, которая совершает работу", если тело перемещается.
> Верно. Любую мысль можно довести до абсурда. Но зачем это делать?
Agus, вы знаете что такое "контрпример"?
Фразу "Любую мысль можно довести до абсурда." Очень любят говорить философы, когда их прижимают к стенке. Может вам лучше занятся философией?
Я показываю что использование ваших определений приводит к неожиданным выводам. Ничего абсурдного в этих выводах нет -- они просто не общеприняты. Поэтому вам нужно честно с самого начала говорить, что вы придумали новую терминологию, отличную от общей. Тогда возражений будет намного меньше.


> Какая фраза более наглядно описывает картину:
> а) сила Л. работу не совершает (лишняя)?
Если сила работы не совершает, то почему она лишняя-то?
И силы реакции работы не совершают, но это не означает, что они "лишние".

> > От слова "физично" меня всегда подташнивает. Может вы скажете, то сие прилагательное означает, кроме попытки демагогии?
> Жаль, что описане физики явления на Вас так действует.
> Не пробовали стать математиком?
Открою вам страшный секрет -- физики (имеются ввиду профессионалы: профессора университетов, ученые) ни когда не аргументируют свои утверждения тем, что они более "физичны". "Физичность" и "физизм" -- это отвратные словечки из обихода философов. Не пробовали, кстати, стать одним?
Кроме того я не просил вас давать мне советы о том, чем мне заниматься, я вас спросил, что означает прилательное "физично".

> > > Как Вы найдете силу реакции, не разложив силу тяжести на проекции?
> > -- направление перпендикулярное плосткости
> >
> > Умножаю скалярно на
> >
> > При этом ,
> > Откуда:
> >

> Так Вы сделали то же самое, но методом векторной алгебры.
Я нашел силу реакции, не разложив силу тяжести на проекции.
Аргумент отклонен.

> Вы урожденный математик.
Спасибо. А вы -- нет.

> > Разложение в таких решениях делается, но только для удобства решения.
> Верно. Для удобства решения, а в случае силы Л. еще и понимания явления.
Мне понятно и без разложения. А возможны ситуации, когда разложение все только запутывает.
Например -- двойной маятник.
> Из Вашего решения роль силы Л. остается непонятной.
Непонятной вам.
> Во главу угла Вы ставите то, что она работы не совершает
Я не ставлю ничего во главу угла.
Есть общепринятая терминология и я ей следую.
Вы вводите свою -- новую терминологию.
Скажите что это придумали вы и мы обсудим новые выводы из этой терминологии и стоит ли ей учить студентов.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100