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可见,功是力的空间累积量.
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上述讨论内容,既适合于真实力在惯性系中作功的计算,也适合于真实力在非惯性系中作功的计算,以及惯性力在非惯性系中形式上作功的计算.
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在SI中,功的单位是J(焦[耳]),J=N·m.
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● 重力功
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在讨论的范围内设g为恒定矢量,在本书附录例3中已导得质量m的质点自空间某处a运动到另一处b的过程中,重力作功为
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其中h是a到b下降的高度,h<0对应a到b实为升高的情况.
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重力功的计算式表明,重力对物体所作的功与物体初始位置和终止位置有关,而与其间经过的路径无关.
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● 弹力功
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参量如图3-2所示,物块在x=0位置对应弹簧处于无形变状态,物块在x处,受弹性力Fx=-kx,物块位移dx,弹性力作功
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图 3-2
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物块从xa到xb,弹性力作功
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即得
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对于物块沿x正半轴只朝一个方向运动的简单情况:xb>xa时,力与位移反向,作负功;xb<xa时,力与位移同向,作正功.物块的其他运动情况,对应作功正负值的讨论从略.值得一提的是物块即使在x轴上作往返运动,弹性力所作总功仍由(3.4)式给出,因为其中任何一段循环或往返功均相当xa=xb对应的零功,积分式中也已经自然地包含这样的部分循环计算内容.
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弹性力功的计算式表明,弹性力对物体所作功与物体初始位置和终止位置有关,而与其间经过的(单向或往返路径)无关.
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质点在运动过程中受若干个力作用时,分力Fi作功之和等于合力作功W,简证如下:
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