Hilfe bei Physik Problem?
Hey hab gerade mit meinem Vater einen "Streit" über ein physikalisches Problem. Ich sage dass wenn eine Person A mit z.B. 70 Kilo eine Treppe in 10 Sekunden hochläuft mehr Kalorien verbraucht als wenn die gleiche Person A die genau gleiche Treppe in 20 Sekunden langsamer hochgeht. Also dadurch dass der Weg und die Höhenmeter in kürzerer Zeit bewältigt werden müssen doch mehr Kalorien verbrannt werden oder?
Danke schonmal!
4 Antworten
- Rein physikalisch und ohne Luftwiderstand betrachtet man oft nur die Aenderung der Lage-Energie, der potentiellen Energie. Da hier nur die Höhe (plus Masse plus Erdbeschleunigung) eine Rolle spielt, brauchst du in beiden Fällen gleich viel Energie. Ganz unabhängig von der Dauer.
- Wenn man den Luftwiderstand mitbeachtet (was erst bei hohen Geschwindigkeiten ins Gewicht fällt) so braucht der schellere auch physikalisch mehr Energie als der langsamere. Grund: Die Leistung des Luftwiderstands steigt mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit: doppelte Geschwindigkeit = 8-fache Leistung zur Überwindung des Luftwiderstands. Trotz halber Zeit braucht es also mehr als das Doppelte an Leistung.
- Wenn man es auch biologisch betrachtet, so hängt es wohl von der Bewegungsart ab (horizontal Gehen, vertikal steigen, sich bewegen ohne das eigene Gewicht tragen zu müssen), von der Dauer, von der Körperkonstitution usw. Schneller "arbeiten" oder bewegen braucht mehr Leistung, aber weniger Zeit. Die Frage ist, bei welcher Bewegungsgeschwindigkeit der Körper am effizientesten ist, also am wenigsten Energie pro Streckenabschnitt (nicht pro Zeit) braucht. Ein trainierter Sportler ist wohl effizienter bei einer höheren Geschwindigkeit, ein Normalo bei einer tieferen, wie schon ThomasJNewton geschrieben hat. Wir optimieren uns meist "automatisch", zu langsames Gehen macht uns ja auch müde.
In Physik-Aufgaben wird meist nur die Energie berücksichtigt, die zur Erlangung der Lageenergie nötig ist. Und die ist gleich, egal wie schnell du die Höhendifferenz zurücklegst. Der Luftwiderstand wird vernachlässigt.
Ein Körper verbraucht aber mehr als diese Energie, weil auch noch die Gliedmaßen beschleunigt und abgebremst werden müssen, was dann in sinnlose Wärmeproduktion mündet. Und je mehr man sich anstrengt, um so höher sind diese Verluste. So gesehen hast du recht.
Es hätte aber auch anders laufen können. Wenn du die Treppe in 2 Stunden hochgehst, verbrauchst du mehr Energie als wenn du 2 Minuten brauchst und dich 118 Minuten hinlegst, denn auch dass Stehen verbraucht Energie.
Der Mensch wählt unbewusst den besten Kompromiss. Wenn du z.B. 1 Stunde Zeit hast für 8 Kilometer, ist es nicht so günstig, gaaaanz langsam mit 8 km/h zu laufen. Effektiver ist es, etwa ⅔ der Zeit zu gehen und etwa ⅓ der Zeit zu laufen.
Wenn du es wirklich als physikalisches Problem, ohne biologische Komponente, sehen willst, dann würdest du gleich viel Energie brauchen, denn was zählt ist der Weg und nicht die Dauer
Das Kalorienverbrennen ist primär kein physikalisches Problem, sondern ein biologischer Prozess.
Einfach gesagt verbrennt ein Mensch mehr Kalorien, wenn er einen höheren Puls hat.
Dementsprechend hast du Recht. Man verbrennt minimal mehr Kalorien, wenn man die Treppen schneller nach oben geht.