宏观低速物体的惯性与能量或者速度或温度的关系

1个回答

  • 按照经典物理学的定义,任何的物体,不管是运动还是静止,都具有试图保持当前运动状态不发生变化的性质.惯性的大小表示物体阻止自身运动状态变化的能力大小,而力是表示物体改变状态难易程度的最佳度量值,由于F=ma,若改变相同的运动状态,即产生一样的加速度,那么质量大的物体需要更大的外力,这正意味着,质量是关系到物体惯性大小的唯一参量.

    现在你还觉的惯性与能量,速度,温度有关吗.

    另外,一个运动物体的能量同时具备多种形式,而各种不同性质的能量之间不会自发地进行交流,比如内能与机械能,温度高的时候物体内能大,总体的能量也增大,但机械能并不受影响.除非外界做功,否则物体的机械能总量始终不变.

    还有,你为什么要说能量增大了那它的质量也增大呢?物体质量的变化只发生在极高速运动中,即便此时,根据质能方程,能量与质量的总和仍是恒值,一个增大另一个自然变小.而且根据相对论,物体接近光速运动时,相对动参考系的质量趋于无穷,但相对于惯性系的质量也称本征质量却趋于零,比如光子的本征质量就为零.这种高速条件下讨论惯性已经没有意义.

    还有一点,在宏观低速条件下,无论你把时间分解到多么小,物体的质量始终不变,而你所谓的静止的质量并没有特别之处.

    总之,惯性是物体本身属性,与运动状态无关,在惯性系下只与质量相关,另外试图改变物体的惯性必须先改变物体的质量.

    打了许久的字,希望对你有所帮助.

    补充,

    前面已经提及,惯性与速度无关,对同一物体而言动能大小与惯性无关,但对不同物体而言,拥有相同速度时动能越大,惯性也越大,值得注意的是,此时也是因为质量不同才引起惯性的差异的.

    补充2

    首先,我觉得你有个思维误区,你一直在往物体的质量会变化这方面考虑,比如说认为动能变大,质量也会随着变大.我问你,一个与外界没有能量交流的系统,它的动能会无端增大吗,不要告诉我拟觉得内在有个发动机什么的.

    就算有发动机提供功率输出,那么对于一个只考虑机械能的系统而言,也是属于外界提供的能量,此时动能得以增加,那也是其他储存能量,比如化学能转化而来,从而提高速度速,增加到动能上,而不是你想象的保持速度通过增大质量提高动能.对一个孤立系统而言,能量是绝对守恒的,不存在平白无故给你增或减少这种事.

    一定要注意,在惯性参考系下,质量是不变的,因为质量是物体特有的属性.

    另外在说明一点,一个高速物体要一直保持加速度是很困难的,因为增加的能量需要外界的持续补充,比如燃料等等,而保持一个加速度,需要保持一个恒定的牵引力,而根据 P=f*v ,速度越大的时候,外界提供的功率输入就越大,这里就出现了一个瓶颈问题

    还有,

    爱因斯坦的质能方程E=m*c^2,注意c是光速的意思,不是你假想的物体自身的速度,而方程的实用意义是,物质的质量转化为的能量时,转化值与质量成正比,比值是c^2这个常数.这就是核能的理论基础.简单的说物质的质量已经消亡了,全部转化为能量(比如说热能了),也就是说质能守恒.

    还有不懂得可提出,尽我所能解释

    前面讨论的基本上时在惯性系下进行的,对于速度接近光速的运动,只能用相对论的时空观去理解.而在这种情况下,经典力学的许多前提不再适用,包括质量不变原则,此时,物体的质量按观察者的不同应该视为两部分.

    m(u)=m0/(√1-(u/c)^2),其中m(u)表示物体相对于同速的参考系,动质量随速度变化的函数,m0表示物体相对于惯性系的质量.

    可见速度u无限接近光速时,动质量(u)趋于无限大,但在惯性系下的质量不变

    举光子为例,光子之所以以能以光速运动,是因为动质量为有限值,那么它的静质量就必须为0,我们常说的光子没有质量就是这个原因.

    而对于宏观物体,静止质量不为0,那么就有了光速不可到达这个限制了.

    你所说的质量增加,需要额外的能量转入,这种想法我也有过,但请注意,这里面涉及了不同的参考系,而在惯性系下的质量,即本征质量不变.

    相对论目前还在研究中,见解还很皮毛,解释得比较勉强,若要深入讨论,就需看日后修炼成果了