一個磁鐵吸在冰箱側面可以幾十年不掉,雖然不做功,那克服重力的能量從何而來?

物原愛牛毛1


磁力是什麼,為什麼電能生磁,切割磁感應線又能生電,這兩個本來就是相生相剋的一對,麥克斯方程組瞭解一下。在原子級別,電磁之間的轉換統一了強力,弱力,和電磁力,唯一不能統一的就是引力。引力相對電磁力差的太遠了。

再回到問題本身,首先磁鐵會吸住鐵,會消耗磁力嗎?磁鐵本身不管吸不吸鐵,都會隨著時間衰減磁力,但是如果是吸住了鐵還會減緩衰減速度,是不是很奇怪。如果磁力要抵抗引力了?就像題目所問,會不會消耗了,怎麼可能消耗,磁力比引力大多了,這是物質與生俱來的屬性。我們人體能組合在一起,本質上靠的就是這個力。當然有人說是靠靜摩擦力不掉下來,也有這部分力,但是很小,主要還是磁力,試想一個特別光滑無摩擦係數的光滑平面,磁鐵照樣掉不下來。

再說為什麼很多人要提能量守恆問題,那是因為問題本身帶有很大的暗示性,磁力要抵抗引力?確實能量守恆是不變法則,問題你靜止在那,發生位移了嗎?速度動能增加了?或者角動能?或者發熱了?都沒有,磁鐵靜止在那就跟釘一根釘子到牆上,釘子不會因為要抵抗引力做功一樣。


隨性隨心ww


回答摩擦力的都是蠢材!!!把磁鐵吸在鐵板的下面,還有摩擦力嗎?

回答不做功不消耗能量讓題主回去學中學物理的也都是蠢材,怎麼可能不消耗能量!重力往下,磁鐵不掉下來要達到平衡,必然有某樣東西要抵抗重力,否者磁鐵往下掉就會產生勢能。為什麼磁體不掉下來,鐵就會掉下來,兩者難道沒區別?不動不做功不等於不消耗能量。兩隊人拔河,勢均力敵僵持不動,難道不消耗能量?

題主的問題其實很好。上面說了很多廢話替題主喊個冤,其實是湊點字數,哈哈哈~~莫怪

平常我們說的磁鐵吸引力,其實不是力,是"場",磁場具有能量。磁鐵抵抗重力不掉下來,利用的是磁場勢能,這就是能量來源。磁鐵具有磁場勢能,鐵或者其它東西沒有這個勢能,也就是磁鐵和鐵的區別。當磁鐵失去磁場勢能(消磁),也就失去對抗重力掉下來的能量來源了。

磁鐵磁化冰箱接觸面,其實際是磁體兩極異性相吸結合力的結果。

要是回答的不好,那我也是蠢材,悉聽教誨。

我考慮的是鐵板下面吸塊磁鐵。

樓主看評論後補充說明,也不怕丟臉:

大家都認為靜摩擦力。那這個摩擦力的力哪來的,磁體吸力。磁鐵吸力哪來的,磁鐵有磁場,磁場有磁場勢能。磁鐵吸力是不是磁場勢能產生的?那靜摩擦力和磁場勢能無關嗎?

有說磁體吸力,有說靜摩擦力。我用磁場勢能更多的解釋了你們說的力的來源,這難道錯了?

否定靜摩擦力,現在想想我應該也是錯的。磁場勢能和靜摩擦力是聯繫的。靜摩擦力離不開磁鐵吸力。磁鐵吸力來源是因為磁鐵有磁場,磁場有磁場勢能,應該是這麼來的。

靜摩擦力是磁場勢能的最終表現形式,磁場勢能是靜摩擦力的源頭。

舉例吸在鐵板下面,只是為了表達,摩擦力可以消失,但磁場依然存在,起決定作用的是磁場。


血染盔甲


其實題主說的一個主要的問題是,磁鐵可以牢牢吸附在冰箱上,這個時候要消耗能量,除此還要克服地球的重力,也要消耗能量,可是幾十年磁鐵沒有掉下來,消耗的能量是哪裡來的。問題的關鍵是磁鐵,只要還是磁鐵,磁鐵對鐵器的吸附力就不會變,也就不會從冰箱上掉下來,這樣,問題就集中在磁鐵上了。記得在高中物理課上,老師做了一個磁力產生的實驗,用一根有絕緣層的銅線繞制了一個線圈,沒通電以前,這個線圈沒有任何磁性,當通上直流電時,這個線圈便有了磁場,用這個線圈的磁場還吸起了一根鐵釘。也就是說,直流電通過線圈可以產生磁場,有了這個磁場就對鐵產生了吸引力。且不談為何會對鐵產生吸引力,但說磁鐵吧,沒有線圈怎麼會有磁場。這個問題高中的學生都學過,咱們再簡單複習一下,線圈通入直流電產生的磁場可以吸鐵,通入交流電因為是一個交流的磁場,就不會產生靜態的吸力,這個我們暫且不論。根據直流電在線圈產生的磁場,我們可以看做是電荷的定向移動產生的磁場。聯繫到磁鐵上,我們可以認定,在磁鐵的物質裡,所有電子繞原子核的運動均朝著一個方向運動,所以才產生了磁場,只要電子的定向運動不停止,磁場的磁力就會使磁鐵永久吸附在冰箱上。而能量的來源正是電子的定向運動。說到這裡,應該明白了吧。


liudecheng259


太多人亂回答這個問題,根本不懂基礎的物理知識。要回答這個問題首先要了解,做功的概念,做功是能量由一種形式轉化為另一種的形式的過程。做功的兩個必要因素:作用在物體上的力和物體在力的方向上通過的距離。經典力學的定義:當一個力作用在物體上,並使物體在力的方向上通過了一段距離,力學中就說這個力對物體做了功。顯然,磁鐵在冰箱上有作用力,但是沒有在力的方向上產生距離。因此不做功,也就不消耗能量,磁鐵吸附在冰箱上是不耗能的。

再回答為什麼磁鐵不會掉下來。首看一下牛頓力學的三大定律。

牛頓第一定律:一切物體在沒有受到力或合力為零的作用時,總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。

牛頓第二定律:物體在受到合外力的作用會產生加速度,加速度的方向和合外力的方向相同,加速度的大小與合外力的大小成正比,與物體的慣性質量成反比。

牛頓第三定律:兩個物體之間的作用力和反作用力,在同一條直線上,大小相等,方向相反。

根據牛頓第一定律,磁鐵靜止不動,所以外力的合力為零。上圖中,以磁鐵為參照物,進行力學分析,水平方向,豎直方向合力都為零。

F1為冰箱對磁鐵吸引力。(牛頓第三定律)

F2為冰箱對磁鐵的支撐力;(牛頓第三定律)

F3為磁鐵自身的重力;

F4為冰箱對磁鐵的靜摩擦力(靜摩擦力是兩個相互接觸的物體,當其接觸表面之間有相對滑動的趨勢,但尚保持相對靜止時,彼此作用著阻礙相對滑動的阻力,這種阻力稱為靜滑動摩擦力,簡稱靜摩擦力)

由於F1=F2,F3=F4,因此磁鐵靜止不動。因此只要磁鐵的磁性穩定,就不會掉下來,這個過程中不做功,不消耗能量。\r



傑森JSDS


一個力對物體做功,不僅需要有力還需要在力的方向上發生一段位移。把一個箱子放在桌面上保持靜止,桌面對箱子會有支持力的作用,在支持力的方向上沒有位移,所以桌子對箱子不做功。箱子能夠在桌子上安安穩穩的靜止很長時間,桌子也不會感到累。把一塊磁鐵吸在冰箱壁上,很長時間也不會掉下來,此時也沒有力對這塊磁鐵做功。

手裡提著一個箱子保持不動,此時手對箱子施加了向上的拉力,卻沒有發生向上的位移,這樣的話人就不會對箱子做功,可是過一會人就會累得胳膊撐不住。為什麼把箱子放在桌子上桌子不累?為什麼把衣服掛在衣架上衣架不會累也不會消耗能量呢?

把物體放在桌子上或者掛在架子上,物體受力平衡而處在靜止狀態,此時不會消耗能量,桌子和衣架不會感到累。

人提著箱子站著不動,那是自我感覺沒動,只要人的肌肉在繃緊用力,肌肉的收縮就會有一定的頻率。想一想端起一盆水的情景,剛開始可以端的比較平穩,端上幾分鐘後胳膊就開始發抖。肌肉長時間負荷會發生肌肉痙攣(抽筋)現象,發生肌肉痙攣時會明顯的感覺到肌肉的收縮具有一定的頻率。

肌肉有頻率的收縮會使提著的箱子有頻率的上下晃動,箱子向上晃動的過程需要克服重力做功,箱子向下運動的時候需要阻礙它動能的增大。這些過程都需要消耗能量,這些能量自然就需要由人來提供,所以人提著箱子不動,或者人站著不動都會感到累。


刁博


這個磁鐵與冰箱鐵皮作用是電磁相互作用力,當然不會掉落。

這裡的電磁力主要表現為吸引力,由於吸引力使磁鐵緊緊的貼緊冰箱,產生擠壓,由此產生摩擦力,摩擦力跟重力平衡,所以不掉下來。

永久磁鐵的電磁能表現在對被吸引物體的磁化。永久磁鐵有天然的和人造的,一般人造永久磁鐵磁力更強。這些磁鐵材料本身結構比較特殊,具有磁矩,通過磁化,這些磁矩就會排列整齊,產生強烈的磁場磁性。

磁性的本質是產生了電磁場,這些電磁場對一些本身帶有磁矩的金屬會產生磁化作用,比如鐵、鈷、鎳等。

這類本身帶有磁矩的物質通過磁化,內部電子的旋轉方向被強制改變,自身磁場會沿著磁力線方向改變,從而產生與磁鐵外部磁力線方向一致的磁場,就會與磁鐵產生相互吸引的狀態。

電磁力是在我們現實生活中最普遍的一種力,是世界存在的四大基本力之一。

在日常生活中,除了重力(引力),所表現出來的力都是電磁力。原子以上尺度的力,包括分子與分子之間的作用力、物質的形成、化學的反應、電動機發電機、機械力、壓力等都屬於電磁作用力的範疇。

電磁力是一種長程力,引力也是一種長程力,但電磁力比引力強大很多,如果引力為1,電磁力強度則為引力的10^36倍,比引力大了1萬億億億億倍。

因此在我們生活中,引力只是在巨大的天體之間才能夠顯示出來,比如地球能夠把人等物體吸引在地表上,但感覺並不明顯,只是跳起來想逃離這個引力時才會感覺到。而小的物體,比如人與人之間、汽車與汽車之間、甚至山一般大的巨大的物體之間也幾乎不能顯示出引力作用。

而電磁力就無處不感覺其存在了,一塊物質要把它分開,要花大力氣,這就是電磁力的表現。

磁鐵吸引在冰箱上,也是一種電磁力,這個比重力大36個數量級的力,給冰箱形成壓力產生的摩擦力,當然能夠克服並且完勝重力了。

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時空通訊


因為磁力大於引力

這個問題牽涉到宇宙四種力中的兩種,電磁力和引力。

我們知道在宇宙中存在著四種力:強核力,弱核力,電磁力和引力。其中引力是最弱的,電磁力要比引力大的多。舉個例子:我們用梳子梳過頭髮後,梳子上就有了電磁力,這個力可以把掉在地上的小紙片吸起來,說明重量達60萬億億噸的地球對紙片的引力,還沒有梳子上的電磁力大。

所以磁鐵會克服重力牢牢地吸附在冰箱上。


冬哥譜科


問出這種問題……真的為我們的基礎科學教育擔憂!這本就是對基礎力學的知識點沒掌握沒理解造成的。

然後很多回答(先不說裡面的內容是否準確)都沒有回答到點子上,沒有針對題主的疑問作出解答,這是審題都沒有過關,讀書時做閱讀理解到底有沒有拿過分的?

下面針對題主疑問解答:力和能量是兩碼事。

提問的這個例子裡,磁貼吸住冰箱表面的鐵沒掉下來,這種是狀態,不是過程,在這個參照系裡的所有東西都是靜止的,沒有物體移動,物體裡的能量沒有發生輸出/輸入,沒有能量發生轉移,沒有做功,談何“這個能量從何而來”?這個例子里根本沒有能量半毛錢事!只是跟力有關係。

提問的例子裡,換成“一個重物放在桌子上,被桌子支撐著沒有掉到地上”也是一樣的,是等價的。

是強力和弱力保持著桌子的微觀結構沒有改變,沒有破裂或形變,在宏觀上可把這視為桌子的支持力,只要重物受到的引力不大於桌子的支持力(由桌子微觀結構裡所有強力和弱力組成),兩個力保持平衡,所以重物繼續保持著原有的位置和狀態——靜止,沒掉到地上。

題主的例子,是磁貼有電磁力吸著冰箱表面,兩者之間的摩擦力與磁貼受到的引力平衡,所以磁貼保持著原有的位置和狀態——靜止,沒掉到地上。

什麼時候才涉及能量?

有位移(有做功)、有形變、有熱傳遞、有輻射放出。即有狀態改變的才涉及能量的輸出/輸入(能量轉移)。沒狀態改變的只是物質之間的力保持平衡而已。

所以題主疑惑的本質其實是“這個力是怎麼來的,怎麼有的,為啥它能一直有並且保持不變?”

四大基本力(強力、弱力、電磁力、引力)是物質本身就自有的性質。目前我們知道物質有這樣的性質,也認識它們,瞭解它們的脾氣,並能準確地計算它們。但它們為啥有、為啥一直就在,這個問題無解,只能說宇宙產生時所有的規律就已經被設定好了,而物理學就是把所有的就些規律給找出來,並讓我們人類能去利用這些規律的學科。


知道得太多鳥


克服重力不需要能量,只需要力!

圖示:冰箱貼美化生活,冰箱貼不會掉,是依賴磁力和摩擦力,只要這兩者之和能對抗重力就不會掉落,物理世界中力和力對抗並不耗能。


先拋開磁鐵,讓我們想想一個木塊放在有摩擦力的斜面上,它也可能靜止地呆在斜面上幾十年不下滑,那麼幫助它克服重力需要消耗任何能量嗎?不需要,只需要摩擦力=重力的分量,那麼就能保持靜止不動。


如果還是不能理解,那麼想想考駕照時的坡道起步,當汽車拉下手剎停止在斜坡上時,汽車同樣受到地球引力影響,這你只要鬆開剎車就能明白。那麼當汽車靜止在坡道上時,它克服地球引力需要消耗能量嗎?當然不需要。否則停在坡道上的車,就會自動耗油了。

圖示:坡道起步,駕照重點考察內容。


最後再說一個例子,懸在半空不動的電梯,只要它不動,它就不需要耗能,只需要提供足夠大的摩擦力即可。

圖示:電梯井,懸掛電梯的鋼索。如果鋼索承受不住,電梯的重量就會發生斷裂。但是不僅克服重力,還要向上運動,那麼你就需要耗能了。


為什麼我們總是將力和能量這兩個概念混在一起呢?

因為,假如這力由人來主動提供,那大多數情況下,我們的身體的確是需要消耗能量,才能提供力。比如用手指將木塊用力壓在光滑的牆上,是很累人的活,又或者將自己懸掛在單槓上。

圖示:僅僅只是吊著就很累,因為我們的肌肉會因重力的影響收縮來對抗重力將它撕裂的傾向!不管這收縮多微弱,都意味著做功耗能。


但特別喜歡倒掛的蝙蝠,就很少動用肌肉的能量,這是它的休息姿勢不是它在鍛鍊身體,而這是通過肌腱鎖定機制來實現的,用肌腱這個強大的抗拉材料,來對抗地球的重力。


與此類似,許多鳥兒站在樹枝和電線上,也同樣具有肌腱鎖定機制,這能讓它們不需要或者少消耗能量,就能保證自己不掉下去,一點都不累。

圖示:電線上的鳥兒,世界各國常見風景


當鳥兒抓住電線時,它的腳關節肌腱就自動鎖定了。只要肌腱的構成能支撐住身體的重量,它就不需要消耗能量來維持身體平衡或至少只需要消耗很少能量,也不用擔心自己會掉下去,當它要飛走的時候,它才需要動用肌肉解鎖關節,放開腳爪自由飛翔。

圖示:當利用肌腱鎖定腳爪後,就不需要肌肉收縮提供能量了,依靠肌腱的本身的物理性質提供力量,這是不需要耗能的,但這依賴的是特殊的肌腱和關節形狀,以及它們的物理性質。


希望我已經將這個問題分析透徹足以解惑了


裸猿的故事


一塊木頭放在桌子上,也沒有做功,那它克服重力的能量從哪兒來?!?!

克服力的是力,而不是能量,學渣!!


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