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從壓縮彈簧說起物質(zhì)是如何蘊(yùn)含勢能

時間:2021-12-15 10:03:49

  為什么呢?因?yàn)槠鋵?shí)對于高中所學(xué)習(xí)的知識,甚至于非材料科學(xué)/凝聚態(tài)物理這些著重研究物質(zhì)內(nèi)稟屬性的知識,對物質(zhì)的認(rèn)知,沿著從微觀到宏觀的路線是脫節(jié)的。是的。在化學(xué)學(xué)科,我們知道物質(zhì)由分子組成,分子則由原子或離子構(gòu)成;壓縮彈簧在物理學(xué)科,我們能夠通過給定物質(zhì)的比熱容計(jì)算升高一攝氏度需要多少焦耳的能量,我們能夠計(jì)算物塊的自由落體,計(jì)算碰撞物體間的動量守恒,一個人站在靜止的船上往岸上扔貨物會導(dǎo)致船往遠(yuǎn)離岸邊的方向以怎樣的速度運(yùn)動。

  正是由于這個不經(jīng)過細(xì)致的審查就無法察覺到的知識的漏洞,導(dǎo)致文章最開始的這個問題變得看起來無從下手。在討論被壓縮彈簧在被腐蝕后彈性勢能到哪里去這個問題之前,需要優(yōu)先解決的問題是從高中學(xué)到能量這個概念后我們就了解到,機(jī)械能主要分為兩大類,分別是動能和勢能,不同于勢能,前者直接能夠通過物質(zhì)運(yùn)動的速度、關(guān)系直觀地體悟到—勢能的存在看起來頗為玄妙。為了對抗魔王,勇者攀登到山頂能夠獲得被稱為重力勢能的巨大能量。擁有龐大勢能的系統(tǒng)和不擁有勢能的系統(tǒng)到底有什么區(qū)別?
  重力勢能的累積是在重力場(更廣義地說,是萬有引力場)中實(shí)現(xiàn)的,由于物體被舉起,遠(yuǎn)離了它本來能夠到達(dá)的、最接近引力中心(地心)的位置,因而具有了回到這樣一個位置的趨勢,并引起勢能。一般在計(jì)算中,我們約定俗成地以這樣一個其力所能及能夠到達(dá)的最接近地心的位置為勢能零點(diǎn),即地面。而如果挖個坑呢?當(dāng)然在坑上方釋放物體,它會掉到坑里,而不會停在與周圍地面同樣高度的空中:因?yàn)樗λ芗澳艿竭_(dá)更接近地心的坑里。

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