一个磁铁吸在冰箱侧面可以几十年不掉,虽然不做功,那克服重力的能量从何而来?

物原爱牛毛1


磁力是什么,为什么电能生磁,切割磁感应线又能生电,这两个本来就是相生相克的一对,麦克斯方程组了解一下。在原子级别,电磁之间的转换统一了强力,弱力,和电磁力,唯一不能统一的就是引力。引力相对电磁力差的太远了。

再回到问题本身,首先磁铁会吸住铁,会消耗磁力吗?磁铁本身不管吸不吸铁,都会随着时间衰减磁力,但是如果是吸住了铁还会减缓衰减速度,是不是很奇怪。如果磁力要抵抗引力了?就像题目所问,会不会消耗了,怎么可能消耗,磁力比引力大多了,这是物质与生俱来的属性。我们人体能组合在一起,本质上靠的就是这个力。当然有人说是靠静摩擦力不掉下来,也有这部分力,但是很小,主要还是磁力,试想一个特别光滑无摩擦系数的光滑平面,磁铁照样掉不下来。

再说为什么很多人要提能量守恒问题,那是因为问题本身带有很大的暗示性,磁力要抵抗引力?确实能量守恒是不变法则,问题你静止在那,发生位移了吗?速度动能增加了?或者角动能?或者发热了?都没有,磁铁静止在那就跟钉一根钉子到墙上,钉子不会因为要抵抗引力做功一样。


随性随心ww


回答摩擦力的都是蠢材!!!把磁铁吸在铁板的下面,还有摩擦力吗?

回答不做功不消耗能量让题主回去学中学物理的也都是蠢材,怎么可能不消耗能量!重力往下,磁铁不掉下来要达到平衡,必然有某样东西要抵抗重力,否者磁铁往下掉就会产生势能。为什么磁体不掉下来,铁就会掉下来,两者难道没区别?不动不做功不等于不消耗能量。两队人拔河,势均力敌僵持不动,难道不消耗能量?

题主的问题其实很好。上面说了很多废话替题主喊个冤,其实是凑点字数,哈哈哈~~莫怪

平常我们说的磁铁吸引力,其实不是力,是"场",磁场具有能量。磁铁抵抗重力不掉下来,利用的是磁场势能,这就是能量来源。磁铁具有磁场势能,铁或者其它东西没有这个势能,也就是磁铁和铁的区别。当磁铁失去磁场势能(消磁),也就失去对抗重力掉下来的能量来源了。

磁铁磁化冰箱接触面,其实际是磁体两极异性相吸结合力的结果。

要是回答的不好,那我也是蠢材,悉听教诲。

我考虑的是铁板下面吸块磁铁。

楼主看评论后补充说明,也不怕丢脸:

大家都认为静摩擦力。那这个摩擦力的力哪来的,磁体吸力。磁铁吸力哪来的,磁铁有磁场,磁场有磁场势能。磁铁吸力是不是磁场势能产生的?那静摩擦力和磁场势能无关吗?

有说磁体吸力,有说静摩擦力。我用磁场势能更多的解释了你们说的力的来源,这难道错了?

否定静摩擦力,现在想想我应该也是错的。磁场势能和静摩擦力是联系的。静摩擦力离不开磁铁吸力。磁铁吸力来源是因为磁铁有磁场,磁场有磁场势能,应该是这么来的。

静摩擦力是磁场势能的最终表现形式,磁场势能是静摩擦力的源头。

举例吸在铁板下面,只是为了表达,摩擦力可以消失,但磁场依然存在,起决定作用的是磁场。


血染盔甲


其实题主说的一个主要的问题是,磁铁可以牢牢吸附在冰箱上,这个时候要消耗能量,除此还要克服地球的重力,也要消耗能量,可是几十年磁铁没有掉下来,消耗的能量是哪里来的。问题的关键是磁铁,只要还是磁铁,磁铁对铁器的吸附力就不会变,也就不会从冰箱上掉下来,这样,问题就集中在磁铁上了。记得在高中物理课上,老师做了一个磁力产生的实验,用一根有绝缘层的铜线绕制了一个线圈,没通电以前,这个线圈没有任何磁性,当通上直流电时,这个线圈便有了磁场,用这个线圈的磁场还吸起了一根铁钉。也就是说,直流电通过线圈可以产生磁场,有了这个磁场就对铁产生了吸引力。且不谈为何会对铁产生吸引力,但说磁铁吧,没有线圈怎么会有磁场。这个问题高中的学生都学过,咱们再简单复习一下,线圈通入直流电产生的磁场可以吸铁,通入交流电因为是一个交流的磁场,就不会产生静态的吸力,这个我们暂且不论。根据直流电在线圈产生的磁场,我们可以看做是电荷的定向移动产生的磁场。联系到磁铁上,我们可以认定,在磁铁的物质里,所有电子绕原子核的运动均朝着一个方向运动,所以才产生了磁场,只要电子的定向运动不停止,磁场的磁力就会使磁铁永久吸附在冰箱上。而能量的来源正是电子的定向运动。说到这里,应该明白了吧。


liudecheng259


太多人乱回答这个问题,根本不懂基础的物理知识。要回答这个问题首先要了解,做功的概念,做功是能量由一种形式转化为另一种的形式的过程。做功的两个必要因素:作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。经典力学的定义:当一个力作用在物体上,并使物体在力的方向上通过了一段距离,力学中就说这个力对物体做了功。显然,磁铁在冰箱上有作用力,但是没有在力的方向上产生距离。因此不做功,也就不消耗能量,磁铁吸附在冰箱上是不耗能的。

再回答为什么磁铁不会掉下来。首看一下牛顿力学的三大定律。

牛顿第一定律:一切物体在没有受到力或合力为零的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。

牛顿第二定律:物体在受到合外力的作用会产生加速度,加速度的方向和合外力的方向相同,加速度的大小与合外力的大小成正比,与物体的惯性质量成反比。

牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一条直线上,大小相等,方向相反。

根据牛顿第一定律,磁铁静止不动,所以外力的合力为零。上图中,以磁铁为参照物,进行力学分析,水平方向,竖直方向合力都为零。

F1为冰箱对磁铁吸引力。(牛顿第三定律)

F2为冰箱对磁铁的支撑力;(牛顿第三定律)

F3为磁铁自身的重力;

F4为冰箱对磁铁的静摩擦力(静摩擦力是两个相互接触的物体,当其接触表面之间有相对滑动的趋势,但尚保持相对静止时,彼此作用着阻碍相对滑动的阻力,这种阻力称为静滑动摩擦力,简称静摩擦力)

由于F1=F2,F3=F4,因此磁铁静止不动。因此只要磁铁的磁性稳定,就不会掉下来,这个过程中不做功,不消耗能量。\r



杰森JSDS


一个力对物体做功,不仅需要有力还需要在力的方向上发生一段位移。把一个箱子放在桌面上保持静止,桌面对箱子会有支持力的作用,在支持力的方向上没有位移,所以桌子对箱子不做功。箱子能够在桌子上安安稳稳的静止很长时间,桌子也不会感到累。把一块磁铁吸在冰箱壁上,很长时间也不会掉下来,此时也没有力对这块磁铁做功。

手里提着一个箱子保持不动,此时手对箱子施加了向上的拉力,却没有发生向上的位移,这样的话人就不会对箱子做功,可是过一会人就会累得胳膊撑不住。为什么把箱子放在桌子上桌子不累?为什么把衣服挂在衣架上衣架不会累也不会消耗能量呢?

把物体放在桌子上或者挂在架子上,物体受力平衡而处在静止状态,此时不会消耗能量,桌子和衣架不会感到累。

人提着箱子站着不动,那是自我感觉没动,只要人的肌肉在绷紧用力,肌肉的收缩就会有一定的频率。想一想端起一盆水的情景,刚开始可以端的比较平稳,端上几分钟后胳膊就开始发抖。肌肉长时间负荷会发生肌肉痉挛(抽筋)现象,发生肌肉痉挛时会明显的感觉到肌肉的收缩具有一定的频率。

肌肉有频率的收缩会使提着的箱子有频率的上下晃动,箱子向上晃动的过程需要克服重力做功,箱子向下运动的时候需要阻碍它动能的增大。这些过程都需要消耗能量,这些能量自然就需要由人来提供,所以人提着箱子不动,或者人站着不动都会感到累。


刁博


这个磁铁与冰箱铁皮作用是电磁相互作用力,当然不会掉落。

这里的电磁力主要表现为吸引力,由于吸引力使磁铁紧紧的贴紧冰箱,产生挤压,由此产生摩擦力,摩擦力跟重力平衡,所以不掉下来。

永久磁铁的电磁能表现在对被吸引物体的磁化。永久磁铁有天然的和人造的,一般人造永久磁铁磁力更强。这些磁铁材料本身结构比较特殊,具有磁矩,通过磁化,这些磁矩就会排列整齐,产生强烈的磁场磁性。

磁性的本质是产生了电磁场,这些电磁场对一些本身带有磁矩的金属会产生磁化作用,比如铁、钴、镍等。

这类本身带有磁矩的物质通过磁化,内部电子的旋转方向被强制改变,自身磁场会沿着磁力线方向改变,从而产生与磁铁外部磁力线方向一致的磁场,就会与磁铁产生相互吸引的状态。

电磁力是在我们现实生活中最普遍的一种力,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),所表现出来的力都是电磁力。原子以上尺度的力,包括分子与分子之间的作用力、物质的形成、化学的反应、电动机发电机、机械力、压力等都属于电磁作用力的范畴。

电磁力是一种长程力,引力也是一种长程力,但电磁力比引力强大很多,如果引力为1,电磁力强度则为引力的10^36倍,比引力大了1万亿亿亿亿倍。

因此在我们生活中,引力只是在巨大的天体之间才能够显示出来,比如地球能够把人等物体吸引在地表上,但感觉并不明显,只是跳起来想逃离这个引力时才会感觉到。而小的物体,比如人与人之间、汽车与汽车之间、甚至山一般大的巨大的物体之间也几乎不能显示出引力作用。

而电磁力就无处不感觉其存在了,一块物质要把它分开,要花大力气,这就是电磁力的表现。

磁铁吸引在冰箱上,也是一种电磁力,这个比重力大36个数量级的力,给冰箱形成压力产生的摩擦力,当然能够克服并且完胜重力了。

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时空通讯


因为磁力大于引力

这个问题牵涉到宇宙四种力中的两种,电磁力和引力。

我们知道在宇宙中存在着四种力:强核力,弱核力,电磁力和引力。其中引力是最弱的,电磁力要比引力大的多。举个例子:我们用梳子梳过头发后,梳子上就有了电磁力,这个力可以把掉在地上的小纸片吸起来,说明重量达60万亿亿吨的地球对纸片的引力,还没有梳子上的电磁力大。

所以磁铁会克服重力牢牢地吸附在冰箱上。


冬哥谱科


问出这种问题……真的为我们的基础科学教育担忧!这本就是对基础力学的知识点没掌握没理解造成的。

然后很多回答(先不说里面的内容是否准确)都没有回答到点子上,没有针对题主的疑问作出解答,这是审题都没有过关,读书时做阅读理解到底有没有拿过分的?

下面针对题主疑问解答:力和能量是两码事。

提问的这个例子里,磁贴吸住冰箱表面的铁没掉下来,这种是状态,不是过程,在这个参照系里的所有东西都是静止的,没有物体移动,物体里的能量没有发生输出/输入,没有能量发生转移,没有做功,谈何“这个能量从何而来”?这个例子里根本没有能量半毛钱事!只是跟力有关系。

提问的例子里,换成“一个重物放在桌子上,被桌子支撑着没有掉到地上”也是一样的,是等价的。

是强力和弱力保持着桌子的微观结构没有改变,没有破裂或形变,在宏观上可把这视为桌子的支持力,只要重物受到的引力不大于桌子的支持力(由桌子微观结构里所有强力和弱力组成),两个力保持平衡,所以重物继续保持着原有的位置和状态——静止,没掉到地上。

题主的例子,是磁贴有电磁力吸着冰箱表面,两者之间的摩擦力与磁贴受到的引力平衡,所以磁贴保持着原有的位置和状态——静止,没掉到地上。

什么时候才涉及能量?

有位移(有做功)、有形变、有热传递、有辐射放出。即有状态改变的才涉及能量的输出/输入(能量转移)。没状态改变的只是物质之间的力保持平衡而已。

所以题主疑惑的本质其实是“这个力是怎么来的,怎么有的,为啥它能一直有并且保持不变?”

四大基本力(强力、弱力、电磁力、引力)是物质本身就自有的性质。目前我们知道物质有这样的性质,也认识它们,了解它们的脾气,并能准确地计算它们。但它们为啥有、为啥一直就在,这个问题无解,只能说宇宙产生时所有的规律就已经被设定好了,而物理学就是把所有的就些规律给找出来,并让我们人类能去利用这些规律的学科。


知道得太多鸟


克服重力不需要能量,只需要力!

图示:冰箱贴美化生活,冰箱贴不会掉,是依赖磁力和摩擦力,只要这两者之和能对抗重力就不会掉落,物理世界中力和力对抗并不耗能。


先抛开磁铁,让我们想想一个木块放在有摩擦力的斜面上,它也可能静止地呆在斜面上几十年不下滑,那么帮助它克服重力需要消耗任何能量吗?不需要,只需要摩擦力=重力的分量,那么就能保持静止不动。


如果还是不能理解,那么想想考驾照时的坡道起步,当汽车拉下手刹停止在斜坡上时,汽车同样受到地球引力影响,这你只要松开刹车就能明白。那么当汽车静止在坡道上时,它克服地球引力需要消耗能量吗?当然不需要。否则停在坡道上的车,就会自动耗油了。

图示:坡道起步,驾照重点考察内容。


最后再说一个例子,悬在半空不动的电梯,只要它不动,它就不需要耗能,只需要提供足够大的摩擦力即可。

图示:电梯井,悬挂电梯的钢索。如果钢索承受不住,电梯的重量就会发生断裂。但是不仅克服重力,还要向上运动,那么你就需要耗能了。


为什么我们总是将力和能量这两个概念混在一起呢?

因为,假如这力由人来主动提供,那大多数情况下,我们的身体的确是需要消耗能量,才能提供力。比如用手指将木块用力压在光滑的墙上,是很累人的活,又或者将自己悬挂在单杠上。

图示:仅仅只是吊着就很累,因为我们的肌肉会因重力的影响收缩来对抗重力将它撕裂的倾向!不管这收缩多微弱,都意味着做功耗能。


但特别喜欢倒挂的蝙蝠,就很少动用肌肉的能量,这是它的休息姿势不是它在锻炼身体,而这是通过肌腱锁定机制来实现的,用肌腱这个强大的抗拉材料,来对抗地球的重力。


与此类似,许多鸟儿站在树枝和电线上,也同样具有肌腱锁定机制,这能让它们不需要或者少消耗能量,就能保证自己不掉下去,一点都不累。

图示:电线上的鸟儿,世界各国常见风景


当鸟儿抓住电线时,它的脚关节肌腱就自动锁定了。只要肌腱的构成能支撑住身体的重量,它就不需要消耗能量来维持身体平衡或至少只需要消耗很少能量,也不用担心自己会掉下去,当它要飞走的时候,它才需要动用肌肉解锁关节,放开脚爪自由飞翔。

图示:当利用肌腱锁定脚爪后,就不需要肌肉收缩提供能量了,依靠肌腱的本身的物理性质提供力量,这是不需要耗能的,但这依赖的是特殊的肌腱和关节形状,以及它们的物理性质。


希望我已经将这个问题分析透彻足以解惑了


裸猿的故事


一块木头放在桌子上,也没有做功,那它克服重力的能量从哪儿来?!?!

克服力的是力,而不是能量,学渣!!


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