Wenn jemand eine gewichtete bulgarische Kniebeuge macht und die Höhe des Gewichts statisch hält, leistet sein Bein dann die gleiche Menge an Arbeit?

Ok, hier ist also meine Antwort, ich werde sie in zwei Teile teilen, wobei der erste wahrscheinlich für den eigentlichen Kern der Frage eigentlich irrelevant ist, aber nur der Diskussion halber aufgenommen wurde  

1. Aus theoretischer Sicht (Physikalischer Arbeitsbegriff)

Ich bin mit Josephs Behauptungen nicht einverstanden. Ich muss erwähnen, dass ich mir nicht wirklich sicher bin! Vielleicht hat Joseph Recht und ich falsch, aber ich füge meine Argumente hier der Diskussion wegen ein. Das Bild unten ist eine sehr schematische Darstellung einer „Kniebeuge“ in dem, was Sie beschreiben.

In der regulären Version steigen sowohl der Schwerpunkt (COM) der Person als auch das Gewicht. Nennen wir die$\Delta h$die Strecke, die das Gewicht zurückgelegt hat, und Sie erhalten tatsächlich, dass die Arbeit, die während seiner Reise an dem Gewicht verrichtet wurde, um es anzuheben, gewesen ist$W_{person->weight}=-mg\Delta h$wobei das Minuszeichen nur eine thermodynamische Konvention ist, um anzuzeigen, dass das Gewicht diese Energie erhalten hat. Durch Energieerhaltung im System (Gewicht+Person),

$W_{ weight-> person }=- W_{person->weight}=mg\Delta h$

wobei das positive Vorzeichen anzeigt, dass die Person diese Energiemenge verbraucht hat, um das Gewicht zu erhöhen. Jetzt siehst du, wohin ich gehe. In der zweiten Situation ist die Höhe des Gewichts konstant. Es bedeutet, dass die Gesamtarbeit$W_{person->weight}$während der Bewegung durchgeführt wird, ist Null. Umgekehrt ist auch die Arbeit, die das Gewicht am Kerl verrichtet, gleich Null. Die Gesamtmenge an körperlicher Arbeit aufgrund des Gewichts ist in diesem Fall null (obwohl die Arbeit, die erforderlich ist, um diesen Hintern, auch bekannt als COM, zu bewegen, unverändert bleibt)

BEARBEITEN: Obwohl ich Schwierigkeiten habe, es richtig zu formulieren, kann die gesamte Nullarbeit in gleiche und entgegengesetzte Arbeiten von Beinen und Armen aufgeteilt werden. Bei einer Kniebeuge erhalten die Beine Arbeit vom Gewicht (das Gewicht drückt in die Richtung der Beinbewegungen), während die Arme Arbeit auf das Gewicht ausüben. Bei einer Kniebeuge ist es umgekehrt (die Arme erhalten Arbeit, während die Beine Arbeit verrichten). Daher würde dies zu dem Schluss führen, dass beide Beine und Arme abwechselnd mechanische Arbeit auf das Gewicht ausüben.  

2. Aus der Sicht eines vernünftigen Menschen

Nun, eigentlich ist die Definition von „Arbeit“ für einen Physiker nicht dieselbe wie für einen Fitness-Typen. Wer hätte gedacht, dass Physiker nicht besonders fit sind? Nehmen wir an, Sie heben einfach eine Stange über Ihren Kopf und halten sie zehn Minuten lang dort. Ein vorbeikommender Physiker wird Ihnen schmunzelnd mitteilen, dass in diesen 10 Minuten an diesem stationären System nicht gearbeitet wurde. Sie werden darum bitten, sich zu unterscheiden, während Sie schwitzen und grunzen und Ihr Bestes geben, nicht körperlich zu werden, während der Physiker weiter Physik macht, da Sie die Arbeit sehr stark in Ihren Armen spüren. Dies liegt daran, dass es Energie kostet, Ihre Muskeln zusammenzuziehen und sie zusammenzuziehen, um das Gewicht an Ort und Stelle zu halten, obwohl keine „mechanische Arbeit“ tatsächlich geleistet wird.

(Was noch schlimmer ist, wenn Sie eine Kniebeuge machen, impliziert die mechanische Arbeit, dass das Gewicht diese Bewegung unterstützt, obwohl es mit einem Gewicht eindeutig schwieriger ist, weil Sie den Abstieg kontrollieren müssen. Genauso wie es sein kann sehr in der Praxis ermüdend, einen sehr steilen Hang hinunterzuklettern, obwohl die Schwerkraft Ihnen theoretisch auf dem Weg nach unten hilft).

Kurz gesagt, die mechanische Definition von Arbeit ist fast Müll, wenn es darum geht, abzuschätzen, wie viel Ihre Muskeln tatsächlich „arbeiten“ werden. Ich vermute, dass das Gewicht im zweiten Fall die Übung tatsächlich erschwert, da die Muskeln in Ihren Armen und Beinen das Gewicht halten müssen, aber ich kann keine befriedigende Antwort darauf geben, wie sich diese Kraft auf die Arme verteilt und Beine. Ich denke, es auszuprobieren und zu sehen, wie es sich im Vergleich zur regulären Version anfühlt, ist nicht die schlechteste Option ;)

Wenn ich verstehe, was Sie sagen, dann ja, wenn die Distanz, die seine Arme bewegen, das Gewicht gleich der Distanz ist, die seine Beine bewegen.

Im zweiten Fall machen seine Arme stattdessen die Auf- und Abbewegung. Die geleistete Arbeit wird nun auf seine Arme verlagert, während diese Arbeit anfangs ausschließlich von seinen Beinen erledigt wurde*.

In beiden Fällen die gesamte geleistete Arbeit

* Dies ist keinesfalls streng, und im zweiten Fall kann auch Arbeit von den Beinen geleistet werden, obwohl eine große Mehrheit, denke ich, durch das Arm-Gewichtssystem geleistet wird. Auch hier kann jemand, der sich mit Biomechanik auskennt, eine genauere Erklärung liefern. Wo bist du? :)

Hier mein Versuch. Die im zweiten Fall verrichtete Gesamtarbeit ist die gleiche wie im ersten Fall abzüglich der Arbeit, die durch die Schwerkraft von den sich bewegenden Armen verrichtet werden darf,$m_{weight}gh$, aber die vom Bein geleistete Arbeit ist die gleiche. Dies liegt daran, dass es dem Bein egal ist, was die Arme tun, es übt immer noch die gleiche Arbeit auf das Körper-Hantel-System aus, nur dass die Arme jetzt eine externe Kraft zulassen, um das Gewicht relativ zur Person zu senken.

Sie können die Hantel auch zu Beginn einer Wiederholung so hoch wie möglich halten und sie dann so tief wie möglich senken, wenn das Bein vollständig gestreckt ist. In diesem Fall ist die Arbeit, die die Schwerkraft verrichtet, im Modul höher als$m_{weight}gh$, und so wäre die Gesamtarbeit, die mit dem Gewicht geleistet wird, negativ, aber ich sehe nicht, warum dies die Menge an Arbeit, die das Bein leistet, oder die „Anstrengung“, die für die Übung erforderlich ist, ändern würde.