Oft ist es wichtig zu wissen, ob eine bestimmte Formel eine Vereinfachung einer allgemeineren Gleichung darstellt, und wenn Sie auf ein konzeptionelles Problem stoßen, überprüfen Sie die allgemeine Formel.In diesem Fall handelt es sich um eine Vereinfachung dieser Formel: $$ W = \ int_S F \ cdot ds $$ Wobei $ S $ der Weg ist, über den wir an der Arbeit interessiert sind, und $ ds $ ein unendlich kleines Segment von $ S $ ist.

Zurück zu Ihrer Frage: Wo immer $ F = 0 $ ist, ist der Integrand $ 0 $, unabhängig davon, wie lang dieses Segment des Pfades ist.Es ist also nur das erste Segment, in dem Sie die 1N anwenden, die Arbeit erledigt.Sobald Sie aufhören zu schieben, erhöht sich die Distanz, aber die Arbeit tut es nicht.

Sie müssen den Abstand eingeben, auf den die Kraft wirkt.Wenn Sie die Kraft loslassen, wird keine Arbeit geleistet, da keine Kraft auf den Körper wirkt.

Wenn ich mich in einem Vakuum befinde und einen Block mit einer Kraft von 1 N drücke, bewegt er sich unendlich vorwärts

und beschleunigen Sie den Block, dh ändern Sie die Geschwindigkeit des Blocks und damit die kinetische Energie des Blocks.

Je länger Sie die Kraft anwenden, desto mehr Arbeit leistet die Kraft, was zu einer größeren Änderung der kinetischen Energie des Blocks führt.

Dies ist eine konzeptionelle Antwort für Lernende, keine strenge Antwort.

Woher weißt du, dass du etwas bewegt hast?

• Sie (nicht etwas anderes) müssen es geschoben haben. Das ist Kraft.

• Es muss tatsächlich irgendwohin gegangen sein. Das ist Entfernung.

Also definieren wir "Arbeit" als das Produkt dieser beiden Dinge.

Physiker entdeckten bald, dass diese Definition tatsächlich nützlich für die Berechnung des Verhaltens von Systemen ist. Wenn Sie an einem Objekt arbeiten, wird Ihnen dieselbe Menge an Arbeit weggenommen. Somit bleibt die Gesamtmenge an Arbeit, die innerhalb eines Systems erledigt wurde (oder erledigt werden könnte), eine konstante Menge.

Aus diesem einfachen Konzept können Sie es in die strengere Definition ausarbeiten:

• Der Abstand ist nur während des Intervalls von Bedeutung, in dem Ihre Kraft angewendet wird. Jede fortgesetzte Bewegung durch Trägheit zählt nicht als Ihre Arbeit.
• Positive Arbeit bedeutet "Hinzufügen" zur Bewegung eines Objekts. Negative Arbeit bedeutet, die Bewegung eines Objekts "wegzunehmen".
• Die Kraft kann in einem Winkel zum Abstand stehen (Punktprodukt einführen).
• Die Kraft kann variieren (Integral über Distanz einführen).
• Wir können über die Arbeit sprechen, die in der Vergangenheit geleistet wurde, und über die Fähigkeit, in der Zukunft zu arbeiten (Energie).
• Wir können die in verschiedenen Szenarien geleistete Arbeit berechnen, was zu einigen allgemein nützlichen Formeln führt ($ mgh $, $ \ frac {1} {2} mv ^ 2 $ usw.).
• Wir können die Energieeinsparung genauer untersuchen.

Arbeit ist eine Definition, daher lautet der Grund "weil sie so definiert ist".

Wir können jedoch fragen, warum es sinnvoll ist, dies so zu definieren. Intuitiv möchten Sie sich "Arbeit" als Maß dafür vorstellen, was Sie tun, wenn Sie beispielsweise eine Kiste über eine Rampe schieben, wodurch Sie müde werden. Auf diese Weise üben Sie eine Kraft auf die Box aus und bewegen sich auch um eine Strecke. Wenn die Box schwerer ist (dh Sie müssen mehr Kraft anwenden) oder die Entfernung, die Sie drücken müssen (die Länge der Rampe), beträgt länger, dann möchten Sie sagen, dass die Arbeit größer ist. Wenn ich doppelt so stark auf die gleiche Strecke drücken muss oder doppelt so lange drücken muss, "intuitiv", sollte ich damit rechnen, die doppelte Arbeit zu erledigen, und somit bekommen wir

$$ \ mathrm {Work} = \ mathrm {Force} \ cdot \ mathrm {Distance} $$

Und diese einfache, intuitive Idee macht sehr viel physischen Sinn, wenn wir sie tatsächlich verwenden, weit über die Grenzen hinaus, die die ursprüngliche Intuition haben könnte (z. B. die biologische Ineffizienz unseres eigenen Körpers bei der "Arbeit", z Beispiel) also behalten wir es. Insbesondere führt es uns zum Konzept der kinetischen und potentiellen Energie, und ihre Gesamtheit bleibt erhalten, was zeigt, dass wir auf ein physikalisches Kernkonzept im Universum stoßen. Es gibt eigentlich kein "Warum" mehr als dieses - es ist Wissenschaft. In der Wissenschaft geht es darum, Intuition oder Vorstellungskraft, Beweise und Argumentation zusammen anzuwenden, um zu verstehen, wie die Welt funktioniert. Intuition und Vorstellungskraft erzeugen Ideen für das, was vor sich geht, aus denen wir Konsequenzen ableiten können, und dann verwenden wir Beweise, um zu sehen, ob diese Konsequenzen bestätigt werden und ob unsere Ideen mit der Realität in Verbindung stehen oder nicht.

Ich sehe mehrere Antworten, die alle zu erklären scheinen, aber für jemanden, der versucht, das Warum zu verstehen, ist es vielleicht am besten, einfach zu antworten.

Es wird viel mehr "Arbeit" für mich sein, einen schweren Mülleimer aus der Tür und die Auffahrt zu schieben, als die Menge an "Arbeit" für mich, den Mülleimer einfach aus dem Haus zu schieben.

Stellen Sie sich eine Arbeitseinheit als das vor, was Sie tun, wenn Sie ein Kilogramm auf eine Höhe von einem Meter heben.Wie macht man 2 Arbeitseinheiten?Sie heben das Kilogramm 2 Meter hoch.3 Einheiten?3 Meter.Wenn Sie etwas anheben, ist die Arbeit, die Sie ausführen, die Kraft, die Sie ausüben, mal die zurückgelegte Strecke (erhöhte Höhe).

Wenn Sie beispielsweise einen Körper in ein Vakuum schieben, arbeiten Sie nur, während Sie tatsächlich schieben, und lassen ihn so schneller laufen.Wenn Sie es auslaufen lassen, arbeiten Sie nicht, da die Kraft während dieser Zeit Null ist.

Die Arbeit, die Sie eingeben, ist die Änderung der Energie des Objekts.Wenn Sie das Gewicht heben, wird die von Ihnen geleistete Arbeit zu potentieller Energie (gespeicherte Energie).Wenn Sie das Objekt in den Raum schieben, wird Ihre Arbeit zu kinetischer Energie (Bewegungsenergie).Sie können die potentielle Energie in kinetische Energie umwandeln, indem Sie das Ding fallen lassen. Offensichtlich fällt es schneller, nachdem es für eine größere Höhe gefallen ist.

Wenn ein Gewicht auf dem Boden sitzt, übt der Boden eine Kraft auf das Gewicht aus (und umgekehrt), jedoch keinen Abstand.Und es sollte intuitiv Sinn machen, dass keine Arbeit erledigt wird.

Für Ihr Beispiel eines Gewichts im Vakuum: Wenn Sie es mit einer Kraft von 1 N über eine Distanz von 1 m drücken und dann aufhören zu drücken, bewegt es sich für immer mit konstanter Geschwindigkeit.Wenn Sie einen anderen Block mit einer Kraft von 1 N für eine Entfernung von 2 m drücken, bewegt er sich für immer mit einer höheren konstanten Geschwindigkeit.Sie haben mehr daran gearbeitet, damit es mehr kinetische Energie hat.

Andere Antworten haben die Missverständnisse um die W = F * d-Gleichung behandelt.Ich denke, es ist auch erwähnenswert, dass "zurückgelegte Strecke" keine Energieform ist.In der Physik bedeutet der Ausdruck "Arbeit erledigen", Energie von einer Form in eine andere umzuwandeln, sodass Sie keine Arbeit erledigen müssen, um unendliche Entfernungen zurückzulegen.Sie müssen nur am Anfang arbeiten, um etwas kinetische Energie zu erhalten.