Совершается ли работа при ходьбе/беге по беговой дорожке?

[print-design.livejournal.com]

Ввязался в спор. Утверждаю, что в фитнесс-залах эти самодвижущиеся дорожки - фуфло. Работу (в физическом смысле) человек, бегущий по беговой дорожке, не совершает. Ногами двигает, но перемещения массы - нет.

Прав ли я?

P.S. Пробую разместить в этом сообществе, т.к. тут люди в физике подкованные сидят.

UPD: Всем ответить возможности нет.
Конкретизирую: я имею ввиду, что пробежать 20 км по реальной дороге, даже пусть по абсолютно горизонтальной, и "пробежать 20-ку в фитнесс-зале" - это две большие разницы.

Comments

[laima2001.livejournal.com]

Человек идущий либо бегущий по горизонтальной поверхности, в отличие от катящегося мяча, совершает работу против силы тяжести. По определению, работа силы - произведение силы на модуль перемещения и на косинус угла между направлениями силы и перемещения. Поясняю, если катится мяч, то его центр тяжести (точка приложения силы тяжести) остается на одном уровне, сила тяжести и направление перемещения составляют угол в 90 градусов, косинус этого угла равен нулю, работа силы тяжести тоже. При движении человека его центр тяжести совершает периодические колебания вверх вниз. В тот момент, когда человек опирается на носок одной ного, а вторая при этом воздухе, положение центра тяжести максимально высокое. Когда он полностью опирается на обе ноги - наиболее низкое. При переходе из первого положения во второе - работа силы тяжести положительна (косинус больше нуля), т.е. она сама совершает работу, при этом потенциальная энергия тела в поле сил тяжести переходит (в конечном счете) в тепло . При переходе из второго в первое - работа силы тяжести отрицательна (угол между ее направлением и направлением движения - тупой, косинус отрицателен), это означает, что работа против силы тяжести осуществляется за счет энергозатрат организма. См. книжку: Вопросы и задачи по физике. Тарасов Л.В., Тарасова А.Н..

[maxpolonski.livejournal.com]

А если человек стоит на месте - он расходует энергию или нет ?

[alll]

Да. Опорно-двигательный аппарат человека устроен принципиально иначе, чем например табурет, равновесие стоящего человека на статическое, а динамическое. Опять же, напряжённые мышцы на самом деле непрерывно сокращаются-расслабляются, там что-то типа частотно-импульсной модуляции усилия.

[laima2001.livejournal.com]

Да, расходует. Даже лежачих кормить надо. На обогрев (если температура тела упадет ниже определенного уровня, то помре)т, но большая часть уходит на функционирование различных органов. В частности процессор (головной мозг) потребляет процентов 15. Если он совершает физическую работу, то энергозатраты выше.

[maxpolonski.livejournal.com]

На обогрев уходит 100 ккал в час )) Мозг не может столько жрать.

[laima2001.livejournal.com]

Минимальное энергопотребление в сутки 1500 ккал - рацион для лежачего, среднее 2500 ккад, максимальное 6000 ккал - при тяжелой физической работе. На поддержание мозга уходит соответственно 225 ккал в сутки, или 9.375 ккал/час для лежачего, 375 ккал/сутки или около 16 ккал/час для нормального человека, занятого работой без тяжелых нагрузок. Можете сверить цифры по литературе и пересчитать самостоятельно.

[mdmx.livejournal.com]

познавательно

[kuzh]

Так рекуперация же!
Да и потом, особенности походки - не предмет шк. курса физики.

[laima2001.livejournal.com]

В 1968 году, когда вышла указанная книжка, считалось необходимым знать изложенное мною выше (включая особенности движения центра тяжести человека при ходьбе) любому, поступающему в мало-мальски приличный вуз. Теперь, когда проходной балл при тестировании (эквивалент ЕГЭ) в Беларуси по физике составляет 20, то достаточно бросать кости при заполнении опросного листа. Судя по теперешним вузовским программам различных дисциплин, рассчитанных для обучения условно знакомых со школьной программой, в России примерно такая же картина. Прогресс! В прямом и переносном смысле слова.

[bonnetoile.livejournal.com]

Просто на опыте школьных задач, сплошь составленных для "материальной точки", анонимусы и тело человека считают материальной точкой при решении данной задачи. А такое упрощение здесь не работает.

[laima2001.livejournal.com]

Вы видите теперь, на сколько упал уровень преподавания физики в школе и требования к поступающим. Рассматриваемая ситуация подробно разбиралась в упоминаемом мною пособии 1968 года выпуска. Любой поступающий в мало-мальски приличный вуз в ней разбирался.

[drvit.livejournal.com]

При необходимости можно выработать такую координацию, при которой не будет перемещения цента тяжести "вверх-вниз" с достаточно хорошей точностью. И все приведённые рассуждения станут ненужными, потому что человек всё-равно будет уставать, то есть тратить энергию. Люди вообще бегают очень по-разному, особенно если сравнивать толстых новичков и, скажем, марафонцев.
Лучше объяснять трату энергии более стабильными составляющими расхода энергии, чем перемещением центра масс вверх-вниз: часть мышц при беге с любой траекторией движения центра масс совершает отрицательную работу, но использовать эту энергию человек почти не умеет -- это более универсальное и поэтому более правильное объяснение.

[laima2001.livejournal.com]

"При необходимости можно выработать такую координацию, при которой не будет перемещения цента тяжести "вверх-вниз" с достаточно хорошей точностью." Это утверждение неверно. Сила, которая движет человека вперед ( в направлении движения)- это сила трения покоя. Сила трения покоя - это составляющая силы рекции опоры, параллельная поверхности соприкосновения при отсутствии взаимного перемещения поверхностей ( в данном случае - земли и стопы) . Сама сила рекции опоры равна по величине и противоположна по направлению силе давления стопы на землю (см. Стрелков. Механика). Поскольку давить на землю (отталкиваться от нее) горизонтально человек не может (но хочет, вот тут и нужны навыки и соответствуюая обувь, а также колодки при старте спринтеров), то он всегда будет смещать свой центр тяжести вверх-вниз тем или иным способом, т.е. работая теми либо иными мышцами. Безусловно, при тренировке марафонцев и мастеров спортивной ходьбы смещение центра тяжести при различных стиля бега детально анализируется и минимизируется. Но, увы, именно это смещение определяет работу человека в целом (всех его мышц) против силы тяжести.

[drvit.livejournal.com]

"Сила, которая движет человека вперед ( в направлении движения)- это сила трения покоя." - это утверждение применительно к бегу по прямой по большей части неверно, и особенно при упомянутой координации. Для равномерного прямолинейного движения силы не нужны примерно с 17го века.

"Поскольку давить на землю горизонтально человек не может, то он всегда будет смещать свой центр тяжести вверх-вниз тем или иным способом" - это утверждение тоже неверно, с хорошей точностью давить можно вертикально с силой F=mg, и тогда центр масс не будет двигаться вверх-вниз. Очевидной иллюстрацией возможности давить строго вниз является возможность для человека стоять и даже шевелить ногами("идти") на абсолютно гладкой поверхности (на воздушной подушке, например) -- но физиологически это непривычно и приводит к повышенной утомляемости мышц, поэтому в обычных ситуациях не используется.

"...именно это смещение определяет работу человека в целом (всех его мышц) против силы тяжести" -- и это утверждение тоже неверно, далеко не всех мышц, так как человек во многом (а при специфической координации без колебаний высоты центра масс -- не "во многом", а "исключительно") работает сам "против себя": часть мышц периодически совершают отрицательную работу, часть - положительную. Проблема тут в том, что человек почти не умеет запасать энергию при совершении отрицательной работы, поэтому тратит её больше, чем мог бы (выше уже писали про бегуна на пружинках).

Ваши ЕГЭ-кости на этот раз выпали неудачно.