Ein Mann steigt über eine Leiter/Treppe vom Erdgeschoss in den ersten Stock. Nehmen Sie an, dass sich seine kinetische Energie nicht nennenswert ändert. Sagen Sie das Zeichen der von der Leiter ausgeführten Arbeit voraus (falls vorhanden).
Ich denke, die Antwort sollte „positiv“ sein, da der negativen Arbeit der Schwerkraft entgegengewirkt werden muss und daher ein externer Agent positive Arbeit an uns leisten muss.
Aber es gibt noch einen zweiten Gedanken. Da die normale Reaktion zu jedem Zeitpunkt senkrecht zur Bewegungsrichtung (im Falle einer Treppe) ist (Bewegung ist das Heben des Beins), muss die geleistete Arbeit daher null sein. Aber dann stellt sich die Frage: Wer hat der Schwerkraft entgegengewirkt?
Ich bin verwirrt zwischen den beiden. Beide klingen vielversprechend, aber nicht perfekt.
Die Leiter (oder die Treppe) machen überhaupt keine Arbeit. Der Grund dafür ist, dass die Leiter (oder Treppe) die Kraft nur dann auf unsere Füße ausübt, wenn unsere Füße direkt in Kontakt mit der Leiter (oder der Treppe) sind. Der Kraftangriffspunkt bewegt sich also während der Krafteinwirkung überhaupt nicht. Somit ist die von der Leiter (oder der Treppe) geleistete Nettoarbeit Null, da keine Verschiebung des Angriffspunkts der Kraft auftritt. Sobald die Verschiebung auftritt, hört die Kraft augenblicklich auf zu wirken.
Kommen wir nun zu der Frage "Wer hat denn die Arbeit gemacht?". Es ist Ihr Körper, der die Arbeit durch seine Muskelkräfte unter Verwendung der (bio)chemischen Energie erledigt hat. Im Falle einer Fahrtreppe oder eines Aufzugs bewegt sich der Kraftangriffspunkt in Richtung der Kraft (nach oben) und somit wird die Arbeit, die erforderlich ist, um der durch die Schwerkraft geleisteten Arbeit entgegenzuwirken, vom Aufzug (bzw die Rolltreppe). Natürlich stammt diese Energie aus dem Strom, der zum Betrieb des Aufzugs (oder der Rolltreppe) verwendet wird, und im Wesentlichen erledigt der Strom die Arbeit anstelle Ihres Körpers – was Ihnen etwas Ruhe und Komfort bietet!
An der Leiter/Treppe wird nicht gearbeitet. Der Mann übt eine Kraft auf die Treppe aus, aber solange sich die Treppe nicht bewegt, wird keine Energie übertragen. Arbeit ist gleich Kraft mal Weg und in diesem Fall ist der Weg 0.
Anders wäre es, wenn sich die Leiter verformen würde. Dann würde Energie in die Leiter gesteckt werden, wenn sie sich bewegt. Das meiste davon würde zurückgegeben, wenn das Gewicht angehoben wird, da die Leiter hauptsächlich als Feder wirken würde, aber einige würden auch absorbiert und in Wärme umgewandelt, da immer ein gewisses Maß an Dämpfung und Verlust vorhanden ist.
Ich stimme Dvij zu, die Leiter macht keine Arbeit, es sind Ihre Muskeln, die die Arbeit erledigen, wenn Sie eine Leiter hinaufsteigen. Muskeln arbeiten im Allgemeinen, wenn sie sich zusammenziehen. An jedem Ende sind sie an Knochen befestigt. Angenommen, zu einem bestimmten Zeitpunkt möchten die Knochen (an denen ein bestimmter Muskel befestigt ist) nicht zusammengezogen werden. Der Muskel kann, wenn er von Ihren Nerven „eingeschaltet“ wird, genug Spannung erzeugen, um diesen Bewegungswiderstand der Knochen zu überwinden. Angenommen, die erforderliche Spannung ist T, und die Knochen bewegen sich so, dass der Muskel seine Länge um L verkürzt. Dann hat der Muskel die Arbeit TL verrichtet.
Es ist erstaunlich, dass der Körper so organisiert ist, dass er Sie nach oben bringen kann, indem er einfach Muskeln in der richtigen Reihenfolge anspannt und entspannt. Natürlich, wenn ein Muskel „abgeschaltet“ wird – die Entspannungsphase – erschlafft er und kann ohne (oder wenig) Kraftanwendung auf seine ursprüngliche Länge zurückgebracht werden.
Sarthak123
JMac
bdsl