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功是怎么回事...做功？-Peter Bohacek

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    在物理学领域
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    功和功率的概念帮助我们理解
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    并解释宇宙中发生的很多事情
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    先从功开始说起
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    正功指的是我们注入系统的能量
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    负功则是它转化出的能量
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    如果把正功比作是存入银行账户的钱的话
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    那么负功就是从那儿取出的钱
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    在度量单位里
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    功和能都是通过焦耳来衡量的
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    以一座精美的老式落地机械大摆钟为例
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    当我们拉动曲柄
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    来举起摆钟内部的重重的金属缸体时
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    我们就是在把能量传递给了大摆钟
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    这就叫做做正功
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    为大摆钟注入能量的同时
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    这份能量被储存为重力势能
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    当我们计算做了多少功时
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    可以将我们对物体施加的力乘以我们在施力方向上移动的距离
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    为了举起金属缸体
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    我们需要施加一个和缸体等重的力
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    即，和对汽缸向下作用的重力
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    相等
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    这些汽缸重达300牛顿
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    这相当重
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    相当于一个小孩的重量
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    如果我们再把他们往上举1/2米
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    那就算连续1/2米
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    施300牛顿的力
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    或是说做了150焦耳的功
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    功率是指能量转化的比率
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    我们所说的比率
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    是指每单位时间内
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    被转化的能量的数量
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    在度量单位里，功率是通过
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    每秒多少焦耳来衡量的
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    或是瓦特
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    瓦特这个术语，要追溯到詹姆士·瓦特
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    他提出了马力这个概念
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    来衡量一匹典型的役马
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    生产时的功率
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    詹姆士·瓦特制造了工业用的蒸汽机
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    为了使他的潜在客户
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    能在他所制造的蒸汽机
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    和一个熟悉量
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    从一匹役马中获得的工作效率作比较
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    用以詹姆士·瓦特来命名的瓦特
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    来作功率的单位
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    真是个绝妙的想法
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    让我们来效仿詹姆士·瓦特
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    来比较运行一座落地大摆钟所需消耗的功率
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    和一个100瓦特的电灯泡
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    所消耗的功率
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    我们可以通过
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    将一个人的工作量
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    除以他工作的时间
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    来衡量他给钟上弦的功率
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    如果他花了一分钟，或是说60秒
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    来举起这个重量的东西
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    那他们就做了150焦耳
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    除以60秒的功率
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    或是说每单位工作时间内2.5焦耳的功
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    他们以2.5瓦特的功率
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    给大摆钟增加能量
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    以同样的功率，你需要40分钟
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    来点亮一枚100瓦特的电灯泡
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    在我们使大摆钟运行之前
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    这份能量就已
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    重力势能的形式，被储存在汽缸里了
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    这种情形，就像
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    你刚把钱存入银行账户
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    但如果我们要让大摆钟运行起来
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    汽缸就要慢慢地向下移动
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    此时，能量会从大摆钟丧失
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    而事实上，当汽缸到达底部时
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    我们注入的所有能量就已经释放完毕了
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    那大摆钟究竟用了多少功率呢
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    也就是说，如果汽缸需要五天的时间回到原来的位置
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    那么，每秒有多少焦耳的能量离开了大摆钟？
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    我们能计算出来
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    因为我们已经知道
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    当我们举起汽缸时做了多少功：
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    150焦耳
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    但这次，它需要花五天的时间而不是一分钟
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    五天，就是5乘以24
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    乘以60
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    再乘以60
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    或是说432,000秒
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    因此，当我们讲所做的功除以做功的时间
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    就会得到每秒0.00035焦耳的结果
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    或是说0.35毫瓦
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    那是一个非常小的功率
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    这个大摆钟消耗的功率如此小
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    以至于点亮一枚100瓦特的电灯泡所需的同样功率
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    可以让300，000座大摆钟运转起来
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    的确如此，这个大小的功率
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    足以在一个中等大小的城市里的任意家庭里运行起一座大摆钟
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    这是个相当令人惊奇的结论
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    并且它通过运用功
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    和功率的知识来得出的
Title:
功是怎么回事...做功？-Peter Bohacek
Speaker:
Peter Bohacek
Description:

观看整个课程： http://ed.ted.com/lessons/how-does-work-work-peter-bohacek
功和能的概念可以帮助我们理解自然界中的很多物理规律。在这节课中，Peter Bohacek通过两个常见的物体-灯泡和钟表，解释和探索了每个概念的相互作用。
Peter Bohacek 授课，Luke Cahill制作动画。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:31

Chinese, Simplified subtitles

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