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什么是系统不做功

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系统不做功是指在特定条件下,系统与外界之间没有发生能量转换或传递。具体来说,可以从以下两个方面理解:

一、外力不做功的条件

外力为零

当系统不受任何外部力的作用时,外力做功为零。例如,一个物体在真空中自由下落,仅受重力作用,此时空气阻力等外力可忽略不计。

外力做功为零的等效条件

即使存在外力,只要该外力不做功(如物体在水平面上滑动时,摩擦力与运动方向相反但大小相等,合力为零),系统外力做功仍为零。

二、非保守力不做功的条件

非保守力不做功

保守力(如重力、弹力)做功仅与初末位置有关,而非保守力(如摩擦力、电场力)做功与路径有关。当系统内仅存在保守力做功时,非保守力不做功。

功能关系视角

从功能关系看,机械能守恒的条件是“系统外力不做功且系统内非保守力不做功”。例如,弹簧系统在弹性力作用下,弹力做功仅改变动能,不涉及其他能量转换。

三、机械能守恒的总结

核心条件:

系统外力为零或非保守力不做功,此时系统内动能与势能可相互转换,但总机械能保持不变。

应用场景:如自由落体、弹簧振子等经典问题。

通过以上分析可知,系统不做功是机械能守恒的关键前提,需同时满足外力和非保守力的特定条件。