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人在走路时，哪个力在做功？能量的转化是什么样子的呢？

做功,摩擦力,物体人在走路时，哪个力在做功？能量的转化是什么样子的呢？

发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

问题补充： 一直想不明白

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

对于我们走路时什么力在做功很多人都认为是摩擦力在做功，其实并不是。那么问题是究竟是什么力在做功，我们今天就试着给大家分析分析这个问题。

为什么不是摩擦力做功

实际上人走路摩擦力并未做功，通过推测真正在做功的其实应该是地球（地球引力）。首先让我们在回忆一下公式：如果一个力作用在“某物体”上，且物体在这个力的方向上移动了一段距离。看清楚了，物体的功一定是对应物体的，回到问题本身我们发现摩擦力是作用在人的脚上，但问题在于我们在走路时当脚与地面接触时，脚没有向前移动，脚和地面之间是静摩擦力。有的人会说那人不是向前运动了吗？

这就是第二个关键点：(1)我们之所以强调物体本身,是因为脚不等于我们整个身体，实际上脚只占我们身体质量的很小一部分（2）实际上任何物体都有质量，如果我们把物体的质量都看作聚集在一个点上这个点称为质点，那么这个点的位置我们在物理学上称之为质心，在重力场均匀的情况下我们可以近似的认为这个点就是人的重心。显然我们人的重心不在脚上，所以这个力的作用对象是我们的脚，而非人的质心。这就是强调作用对象的意义，否则人提水上楼和用绳子提升就没有区分的必要了。

为什么做功的会变成地球？

首先通过第二点我们可以知道摩擦力不做功但是他和我们身体肌肉产生的力方向相反并且不再一条直线上，如果细心留意生活的朋友肯定知道如果不再同一条直线上但是两个方向相反的力作用在同一个物体上他的效果是使这个物体旋转（我们称这个效果为力矩）生活中最常见例子的就是我们开车时对方向盘产生的力使方向盘转动了。

△力的大小相等方向相反但不在同一直线

第二：由于摩擦力和身体产生的力形成力矩，会使我们人的质心（重心）向前旋转的趋势，就是说这个力破坏了身体平衡，导致重心前移，主要是我们要厘清一个概念重心前移并不是摩擦力在做功，摩擦力只是改变了这个平衡状态，根据动量守恒定理（牛顿第三定理）这其实是物体间的动量发生了转移，但整个系统动量守恒。所以说把人看做一个系统的话这个力矩其实是系统内力，并非外力做功。从这个角度出发也能侧面印证并非摩擦力做功。

举个例子：就好像我们打台球一样，当我们激发白球时只是一瞬间，我们的球杆并没有一直推着球杆运动，或者说有的时候当球速很快的时候我们甚至可以观察到，白球快速碰撞到其他球时候，白球瞬间就停在碰撞点，转而被击打的球迅速滚了出去。在这个过程中白球也并没有一直推着被击打的球运动。没有位移就不会发生做功，所以说这个过程只是一个能量转移的过程，两个球碰撞的力也属于系统内力，能量从一个物体转移到另一个物体，使另一个物体从原有的平衡状态（静止）转换成另一个平衡状态（匀速直线运动）。实际上我们所说的隔山打牛，打高尔夫都属于这种情况。

假设把我们的重心想象成一个高尔夫球，系统内力想象成球杆，你挥杆打球只在瞬间如果不受重力和空气阻力球被打出去其实会保持匀速直线运动。那么也就是说你的重心因为这个力矩发生能量转移，使你的重心打破了原有的平衡向前运动。所以说我们人体走路消耗的能量并不是直接通过摩擦力做功消耗的而是一个间接式的消耗（产生能量→能量转移→抵消重力做功），弄清楚这个关系我们就可以接下去解释了。

这个时候你的脚上的支持力和重心上受到的重力就不再同一条直线上，人就会有一个向前倾倒的趋势（系统外产生力矩），不信的话你可以向前迈一步，为了效果明显可以迈的大点，但是往前迈的脚不要落地，你看看你是不是会向下倾倒。

△身体前倾，脚同步往前

最后，由于人体重心前移，为了保持平衡人们不得不向前迈一只脚，使得往前迈的那只脚上受到的支持力和人体受到的重力重新处于同一条直线上，并且前倾会使得重心发生微小的下降，这个时候就得支持力也会把重心向上再提升回原来的水平这个时候就发生抵消重力做功。以此周而复始我们人自然就走了起来，实际上当我们走路时步子迈的大点我们对人的影子投影观测会发现影子不是呈直线往前运动的，而是像波浪线那样起伏的往前运动的。从这个现象也能侧面印证我们走路到底是谁在做功。

好了以上就是对于我们走路过程中摩擦力是否做功的分析，实际上这个过程是一个非常复杂的过程，由于本人水平所限有什么错误之处欢迎留言指正。如果觉得讲的还可以的话帮忙点个关注，点个赞，转发一下。