磁铁吸在冰箱上数十年都不会掉,克服重力的能量来自哪里?

磁铁吸在冰箱上数十年都不会掉,克服重力的能量来自哪里?

简单来说,克服重力只需要力就行了,并不需要能量

在物理世界里,力与力的对抗并不消耗能量。磁铁吸在冰箱侧面之所以不会掉,是因为两种力:摩擦力和磁力。加上向下的重力,只要这三种力量能达到平衡,磁铁就不会掉下来。

磁铁只是一个特例,而更普通的现象在我们生活中随处可见。比如说,一块放在斜坡上的木块,因为有摩擦力,木块可能会静止在斜坡上几十年都不会滑落下去。

木块在斜坡上静止着,同样也在克服重力,但这个过程并不需要消耗任何能量,只需要三种力之间能达到平衡就可以了。

一个更容易理解的例子是我们平时开的汽车。当你开车在斜坡上需要停车时,一定会拉上手刹,然后熄火下车。当车停下来静止在斜坡上时,汽车克服重力消耗能量了吗?并没有,不然的话,静止在斜坡上的汽车早就把油耗尽了,当然熄火的汽车也没有耗油的机会。

说到这里或许还会有人不太理解,或者说不容易接受。主要是因为我们常常不由自主地把能量和力的概念混在一起用。

再举个例子,我们都玩过单杠,当你用双手吊在单杠上,并不做向上的运动时,你也会感觉到很累,事实上即便是吊着不动也会消耗能量。

但你可能会质疑:双手吊着不动,与静止在斜坡上的汽车不是一样的吗?汽车不消耗能量,为什么双手吊在单杠上就消耗能量呢?

实际上,表面上看起来没有动,其实你时刻在通过肌肉的收缩来对抗重力,只是这种肌肉收缩非常微弱,但即使再微弱也会做功,而做功就会消耗能量。一个很明显的事实是,当你吊的时间长了,一定会出现肌肉抖动的现象,而且时间越长越明显,抖动其实就是肌肉在不断收缩,以对抗重力。

现实中还有倒挂的蝙蝠,不过蝙蝠的倒挂与我们吊在单杠上并不一样,蝙蝠当然不是在锻炼身体,而是通过肌腱锁定的方式来倒挂的。就相当于用绳子把你绑起来,然后吊在树上,这个状态与你主动吊在单杠上有本质区别,你被吊在树上并不需要肌肉收缩对抗重力,保持自然状态就可以。

倒挂的蝙蝠同样不需要消耗能量(或者说消耗能量很少,因为现实中没有完美的情况),蝙蝠依靠的是肌腱本身的物理属性来提供力量的,而不是肌肉收缩。

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