Beim Aufstehen verrichtete mechanische Arbeit

Angenommen, Sie hocken. Wie viel mechanische Arbeit leisten Ihre Muskeln, wenn Sie aufstehen?

Ihr Gewicht ist 500 N . Ihr Massenmittelpunkt bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit aus einer Höhe von H C M = 0,2 M Zu H C M ' = 1.2 M In 1 S . Die Antwort liegt zwischen 500 J Zu 525 J .

W M e C H = Δ K + Δ U also auflösen Δ U = 500 N ( 1.2 M 0,2 M ) = 500 J ist trivial. Ich bin verwirrt über die Lösung für kinetische Energie. Zunächst stehen Sie also still v 0 = 0 So Δ K = 0,5 w G v 2 . Dann heißt es in der Erklärung:

„Es ist etwas unklar, was mit Ihrer kinetischen Energie passiert, wenn Sie Ihre volle Größe erreichen und zur Ruhe kommen. Entweder können sich Ihre Muskeln entspannen, wenn Sie sich Ihrer vollen Größe nähern, indem Sie die Schwerkraft nutzen, um Ihre Bewegung zu verlangsamen, in diesem Fall gibt es eine Umwandlung der Kinetik in potenzielle Energie umwandeln. Alternativ können Reibungskräfte Ihrer Aufwärtsbewegung entgegenwirken und Ihre kinetische Energie als Wärme abführen, und keine Ihrer kinetischen Energie wird in potenzielle Energie umgewandelt.

Ich denke, im vorherigen Szenario wird die kinetische Energie in maximaler Höhe in potentielle Energie umgewandelt, wo sie auch stationär ist Δ K = 0 J also mechanische Energie ist 500 N . Aber ich verstehe nicht, warum im letzteren Szenario die Δ K = 25 J . Mechanische Energie berücksichtigt nur die Änderung der kinetischen und der potenziellen Energie, daher denke ich, dass die Änderung von K immer noch besteht 0 J da die Geschwindigkeit am Anfang und am Ende ist 0 M S . Liege ich falsch? Wenn ich falsch liege, warum liege ich falsch?

"Mechanische Energie berücksichtigt nur die Änderung der kinetischen und die Änderung der potentiellen Energie" . Das Problem liegt hier. Wohin geht die kinetische Energie, wenn eine rollende Kugel zum Stillstand kommt? Im Endzustand gibt es keine kinetische Energie und keine potentielle Energie. Es geht in thermische Energie über. Sie benötigen einen weiteren Term in Ihrer Gleichung, um dies zu berücksichtigen.
@Chemomechanics Zeig mir, wie es gemacht wird. Ich weiß, es geht um die thermische Gleichung, aber warum 525J? Hier bin ich verwirrt, wie ich die mechanische Energieformel mit thermischer Energie darstelle.
Fügen Sie einfach einen Begriff für thermische Energie hinzu. Die am System verrichtete Arbeit erhöht die Summe aus kinetischer, potentieller und thermischer Energie. Jetzt können Sie Reibungsverluste ausgleichen.
@Chemomechanik Also meinst du E M e C H = Δ K + Δ K + T H e R M A l ? Die Definition für mechanische Energie ist jedoch die Änderung der kinetischen Energie plus potenzielle Energie. Ich bin verwirrt.
Entschuldigung, ich habe mechanische Arbeit und Energie falsch verstanden.

Antworten (1)

Im Gegensatz zu Naturgewalten erfordert die Muskelkraft Energiezufuhr. Dies liegt daran, dass die Muskelkontraktion durch Myosinköpfe verursacht wird, die sich wiederholt an Aktin binden und entlang des Aktinmoleküls vorrücken. Biologische Prozesse wie diese sind bei weitem nicht zu 100 % effizient: Die Myosinköpfe rutschen gelegentlich nach hinten.

Die Energieübertragung von ATP auf den Myosinkopf während des Krafthubs ist ineffizient. Diese Energie wird größtenteils als Wärme abgegeben, weshalb Tiere bei körperlicher Aktivität schwitzen.

Warte was? Muskelzellen schrumpfen eigentlich nicht so stark nach innen, wie zwei verschachtelte Fingerpaare aneinander kriechen? Arbeiten diese Bilder, die Muskeln implizieren, wie ... ein Förderband aus Fingern? Oder zwei Raupen, die in entgegengesetzte Richtungen aneinander vorbeikriechen?