Spesso è importante sapere se una data formula è una semplificazione di un'equazione più generale e, quando incontri un problema concettuale, controlla la formula generale.In questo caso si tratta di una semplificazione di questa formula: $$ W = \ int_S F \ cdot ds $$ Dove $ S $ è il percorso su cui siamo interessati al lavoro e $ ds $ è un segmento infinitamente piccolo di $ S $.

Quindi torniamo alla tua domanda, dove $ F = 0 $ l'integrando è $ 0 $ indipendentemente dalla lunghezza di quel segmento del percorso.Quindi è solo il primo segmento in cui stai applicando l'1N che il lavoro è fatto.Una volta che smetti di spingere, la distanza aumenta ma il lavoro no.

Devi mettere la distanza su cui agisce la forza.Se rilasci la forza, non verrà svolto alcun lavoro poiché non c'è forza che agisce sul corpo.

Se sono nel vuoto e spingo un blocco con una forza di 1N, si sposterà in avanti all'infinito

e accelera il blocco, cioè cambia la velocità del blocco e quindi cambia l'energia cinetica del blocco.

Più a lungo applichi la forza, n maggiore sarà il lavoro svolto dalla forza, determinando un cambiamento maggiore nell'energia cinetica del blocco.

Questa è una risposta concettuale per gli studenti, non una risposta rigorosa.

Come fai a sapere che hai spostato qualcosa?

• Tu (non qualcos'altro) devi averlo spinto. Questa è la forza.

• Deve essere effettivamente andato da qualche parte. Questa è la distanza.

Quindi definiamo "lavoro" come il prodotto di queste due cose.

I fisici scoprirono presto che questa definizione è effettivamente utile per calcolare il comportamento dei sistemi. Quando lavori su un oggetto, ti viene tolta la stessa quantità di lavoro. Pertanto, la quantità totale di lavoro che è stato fatto (o che potrebbe essere fatto) all'interno di un sistema rimane una quantità costante.

Da questo semplice concetto, puoi elaborarlo nella definizione più rigorosa:

• La distanza è significativa solo durante l'intervallo in cui viene applicata la forza. Qualsiasi movimento continuo per inerzia non conta come lavoro tuo.
• Lavoro positivo significa "aggiungere" al movimento di un oggetto. Lavoro negativo significa "togliere" il movimento di un oggetto.
• La forza può essere angolata rispetto alla distanza (introdurre il prodotto scalare).
• La forza può variare (introdurre integrale sulla distanza).
• Possiamo parlare del lavoro svolto in passato e della capacità di lavorare in futuro (energia).
• Possiamo calcolare il lavoro svolto in vari scenari, portando ad alcune formule generalmente utili ($ mgh $, $ \ frac {1} {2} mv ^ 2 $, ecc.).
• Possiamo esaminare più rigorosamente la conservazione dell'energia.

Il lavoro è una definizione, quindi il motivo è "perché è definito in questo modo".

Tuttavia, possiamo chiederci perché ha senso definirlo in questo modo. Intuitivamente, vorresti pensare al "lavoro" come una misura di ciò che fai quando spingi, diciamo, una scatola su una rampa, il che ti fa stancare. In questo modo, applichi una forza alla scatola e ti sposti anche di una distanza, e se la scatola è più pesante (cioè devi usare più forza) o la distanza che devi spingere (la lunghezza della rampa) è più a lungo, allora vorresti dire che il lavoro è più grande. Se devo spingere due volte più forte per la stessa distanza o devo spingere due volte più a lungo, "intuitivamente" dovrei aspettarmi di fare il doppio del lavoro, e così otteniamo

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

E questa idea semplice e intuitiva, si scopre che ha molto senso fisico quando la usiamo effettivamente, ben oltre i limiti che l'intuizione originale potrebbe avere (ad esempio l'inefficienza biologica del nostro corpo nel fare "lavoro", esempio) quindi lo teniamo. In particolare, ci porta al concetto di energia cinetica e potenziale, e il loro totale finisce per essere conservato, mostrando così che abbiamo incontrato un concetto fisico fondamentale nell'Universo. Non c'è davvero più un "perché" di questo: è scienza. La scienza riguarda l'applicazione dell'intuizione o dell'immaginazione, delle prove e del ragionamento, insieme, per capire come funziona il mondo. L'intuizione e l'immaginazione generano idee su ciò che sta accadendo da cui possiamo ragionare sulle conseguenze, quindi utilizziamo le prove per vedere se tali conseguenze sono confermate e quindi se le nostre idee si collegano o meno alla realtà.

Vedo diverse risposte che sembrano tutte spiegarlo, ma per qualcuno che cerca di capire il perché, forse è meglio rispondere semplicemente.

Spingere un pesante bidone della spazzatura fuori dalla porta e lungo il vialetto sarà molto più "faticoso" che spingere il bidone della spazzatura fuori di casa.

Pensa a un'unità di lavoro come a ciò che fai quando sollevi un chilogrammo a un'altezza di un metro.Come fai 2 unità di lavoro?Sollevi quel chilogrammo di 2 metri.3 unità?3 metri.Ecc. Se sollevi qualcosa, il lavoro che fai è la forza che eserciti moltiplicata per la distanza percorsa (altezza sollevata).

Per il tuo esempio di spingere un corpo nel vuoto, stai solo facendo il lavoro mentre stai effettivamente spingendo, quindi lo fai andare più veloce.Se lo lasci per inerzia non stai facendo il lavoro perché la forza durante questo periodo è zero.

Il lavoro che svolgi è il cambiamento dell'energia dell'oggetto.Quando sollevi il peso, il lavoro che hai svolto diventa energia potenziale (energia immagazzinata).Quando spingi l'oggetto nello spazio, il lavoro che fai diventa energia cinetica (energia del movimento).Puoi cambiare l'energia potenziale in energia cinetica lasciando cadere la cosa e ovviamente cadrà più velocemente dopo essere caduta per un'altezza maggiore.

Quando un peso è seduto sul pavimento, il pavimento applica una forza al peso (e viceversa), ma non a distanza.E dovrebbe avere un senso intuitivo che non ci sia lavoro da fare.

Per il tuo esempio di un peso nel vuoto: se lo spingi con forza 1N per una distanza di 1 m, e poi smetti di spingere, si muoverà per sempre a velocità costante.Se spingi un altro blocco con forza 1N per una distanza di 2 m, si muoverà per sempre a una velocità costante maggiore.Hai lavorato di più, quindi ha più energia cinetica.

Altre risposte hanno coperto i malintesi intorno all'equazione W = F * d.Penso che valga anche la pena notare che la "distanza percorsa" non è una forma di energia.In fisica, la frase "fare il lavoro" significa convertire l'energia da una forma all'altra, quindi non è necessario fare alcun lavoro per viaggiare per distanze infinite.Devi solo lavorare all'inizio per ottenere un po 'di energia cinetica.