Physikalische Arbeit wenn ich Schultasche hebe?
Ist es physikalische Arbeit wenn ich Schultasche in die Höhe hebe und mich dabei nicht vom Fleck bewege? Noch einen Schönen Abend LG
1 Antwort
Wenn du sie hoch hebst, verrichtest du Arbeit. Wenn du sie nur in einer bestimmten Höhe hältst, verrichtest du keine Arbeit. Arbeit ist die Kraft mal den Weg in Richtung der Kraft.
Der Kommentar ist nur zur Hälfte richtig. Wenn die Schultasche auf einer Höhe gehalten wird, wird auch Arbeit verrichtet. Der Unterschied besteht aber darin, dass der zurückgelegte Weg nicht mit bloßem Auge sichtbar ist, da sich die geleistete Arbeit auf viele kleine Strukturen im Muskel verteilt.
Er schrieb 'physikalische Arbeit'. Ein Physiker würde sagen: "Du hast das nur dumm gemacht, wenn du dazu Energie verschwendest."
Zudem ist die beim Hochhalten geleistete Arbeit ähnlich groß wie die Arbeit beim Heben über eine längere, ununterbrochene Strecke. Es mag u. U. sinnvoll sein, die für den ersten Fall notwendige Energie zu vernachlässigen und zu sagen, dass keine Arbeit geleistet würde, aber dann wäre es willkürlich, zu sagen, dass das bei beim 2. Fall anders wäre. Wenn Hochhalten (mit Muskelkraft) keine "physikalische Arbeit" ist, dürfte das Heben (mit Muskelkraft) ebenso keine sein.
Mein Physikprofessor hat das jedenfalls anders gesehen.
Deine Definition wäre unbrauchbar für Betrachtungen der Energieerhaltung in der Mechanik. Denn wenn man Arbeit so definieren würde, wäre es von der Art der Muskeln und vom Bewegungsablauf abhängig, wie viel Arbeit verrichtet wird, wenn eine Masse m um die Höhe h angehoben wird. Dann kannst du den Energieerhaltungssatz vergessen, weil ja niemand diese Details kennt.
Deine Definition wäre unbrauchbar für Betrachtungen der Energieerhaltung in der Mechanik.
Meine Definition von mechanischer Arbeit lautet W=F•s. Ich wüsste nicht was daran unbrauchbar ist. Wenn Ihr Professor damit ein Problem hat, ist er vielleicht im falschen Fach gelandet, denn das ist die in der Physik allgemein akzeptierte Definition.
Dann kannst du den Energieerhaltungssatz vergessen, weil ja niemand diese Details kennt.
Man kann den Energieerhaltungssatz nicht einfach vergessen. Energie wird weder aus dem Nichts erschaffen, noch geht sie in das Nichts verloren. Ihre Behauptung, dass beim Hochhalten der Schultasche keine Arbeit verrichtet würde, verstößt gegen den Energieerhaltungssatz...
Meine Definition von mechanischer Arbeit lautet W=F•s. Ich wüsste nicht was daran unbrauchbar ist.
Wenn du die Tasche einfach nur an Ort in der Luft hältst und sie nicht bewegst, ist die Arbeit nach dieser Formel aber null. Denn der Weg ist ja null. Wenn du sagst, der Arm zittere ja ständig und machen viele ganz kleine Bewegungen, wäre die Arbeit beim Hinauf-Zittern positiv, aber beim Hinunter-Zittern negativ, so dass sie sich gegenseitig aufheben. Und wenn du den Betrag dieser Arbeiten nimmst, hängt die Arbeit so stark von der Struktur der Muskeln und des menschlichen Körpers ab, dass die Definition unbrauchbar würde.
Du müsstest dann ja irgendwie den Kalorienverbrauch des Menschen messen, der nötig ist, um die Tasche zu halten. Dabei kommt es aber z. B. auf den Trainingszustand des Menschen an, auf die Winkel, unter denen er den Arm und die Finger biegt und auf viele Faktoren, an die ich nicht einmal denke. Auch müsste man ja eigentlich auch die Energie berücksichtigen, die der Mensch für den erhöhten Herzschlag braucht. Denn ohne Herzschlag geht es ja auch nicht.
Ich bleibe dabei: Mit W ist die Energie gemeint, die am Körper geleistet wurde. Dies ist der Zuwachs an potentieller Energie des Körpers. Mit s ist der Höhenunterschied des Körpers vorher und nachher gemeint. Wenn der Körper in Ruhe ist, wird keine Arbeit geleistet.
Die Bewegung kommt dadurch zu Stande, dass Filamente in den Muskeln einige Nanometer aneinander vorbeigleiten (das geschieht durch Konfigurationsänderungen der beteiligten Moleküle unter ATP-Einsatz, d.h. Energie-Einsatz). Dabei stellt sich aber kein statisches Gleichgewicht ein, wie wenn eine Masse an einer Feder hängt oder auf einem Tisch liegt. Ein Muskelkontraktionszyklus besitzt eine endliche Dauer von etwa einer Zehntelsekunde. Danach wird der Zyklus wiederholt, d.h. die Filamente gleiten erneut eine kleine Strecke. Die Strecke s in "W=F•s" ist hier genauso gegeben, der Unterschied ist, dass sie aufgeteilt wird. Die Strecke pro Filament ist sehr viel kleiner ist, aber insgesamt, d.h. in Summe, ist die verrichtete Arbeit ähnlich groß, wie beim Heben, da in sehr vielen Zyklen sehr viele Einzelbewegungen erfolgen.
Wenn du sagst, der Arm zittere ja ständig und machen viele ganz kleine Bewegungen, wäre die Arbeit beim Hinauf-Zittern positiv, aber beim Hinunter-Zittern negativ, so dass sie sich gegenseitig aufheben
Was meinen Sie mit Arbeit aufheben? Beim Hochbewegen wird Arbeit verrichtet und beim Hinabbewegen wird Arbeit verrichtet. Aber man ist nach einem Durchlauf nicht wieder im anfänglichen Zustand. Beim Heraufbewegen wird chemische Energie (ATP) in potentielle Energie überführt. Beim Hinabbewegen wird die potentielle Energie durch Reibung in Wärmeenergie überführt. D.h. es findet ein fortlaufender Eintrag von potentieller Energie in die Tasche statt (Arbeit), aber eben auch eine anschließende Energieentwertung in Form von Wärme.
Und wenn du den Betrag dieser Arbeiten nimmst, hängt die Arbeit so stark von der Struktur der Muskeln und des menschlichen Körpers ab, dass die Definition unbrauchbar würde.
Natürlich. Deswegen bedient man sich idealisierten Modellen mit Punktmassen und dergleichen. Aber an diesem Beispiel zeigt sich, dass man zu eklatant falschen Ergebnissen kommt, wenn man idealisierte Modelle auf zu komplexe Systeme anwendet, insofern der Alltag ja bestens zeigt, dass der Energieaufwand für das Halten keinesfalls vernachlässigbar gering ist.
Ich bleibe dabei: Mit W ist die Energie gemeint, die am Körper geleistet wurde.
Man könnte auch sagen "Ich leiste Arbeit an der Tasche und die Tasche leistet Arbeit an meinen Muskeln". Ich finde die Formulierung "am" ungünstig, weil das worauf sich Worte beziehen nicht objektiv festgestellt werden kann. Leiste ich Arbeit? Leisten meine Muskeln Arbeit? Bin Ich meine Muskeln?
Dagegen sind Energiebeträge zahlenmäßig messbar und wenn der Tasche fortlaufend Energie zugeführt wird, dann ist das auch physikalische Arbeit.
Aber an diesem Beispiel zeigt sich, dass man zu eklatant falschen Ergebnissen kommt, wenn man idealisierte Modelle auf zu komplexe Systeme anwendet, insofern der Alltag ja bestens zeigt, dass der Energieaufwand für das Halten keinesfalls vernachlässigbar gering ist.
Man kommt nur zu falschen Ergebnissen, wenn man wie du die Begriffe falsch verwendet. Die 'Arbeit' in der Physik ist eben die am Körper geleistete Arbeit. Die entspricht der potentiellen Energie, die der Körper danach mehr hat als davor. Diese Arbeit hat nichts damit zu tun, wie müde der Arbeiter am Ende ist oder wie viel Lohn gezahlt werden muss. Aber sie ist eben doch in vielen Fällen sehr praktisch.
Vor allem ist dies eine klar definierte Grösse im Gegensatz zu deinem Vorschlag. Für den Arbeiter ist die Zahl deshalb wichtig, weil er an dieser sieht, ob er effizienter arbeiten könnte oder nicht.
Man kommt nur zu falschen Ergebnissen, wenn man wie du die Begriffe falsch verwendet.
Zu falschen Ergebnissen kommt man, wenn man wie Sie den Energieerhaltungssatz missachtet. Und Sie sind hier derjenige der Begriffe falsch verwendet, wenn Sie mechanische Arbeit einfach mit Energie gleichsetzen.
Ich bleibe dabei: Mit W ist die Energie gemeint, die am Körper geleistet wurde.
"W" bezeichnet die mechanische Arbeit (von englisch work). Die durch die Arbeit in das System eingebrachte Energiemenge ist hier der Zuwachs der potentiellen Energie. Aber diese Einfuhr findet in beiden Fällen statt, sowohl beim Heben, als auch beim Halten.
Nein, beim Halten nimmt die potentielle Energie nicht zu. Da nimmt die Wärmeenergie zu, wenn z. B. der Mensch heiss kriegt. Das ist aber nicht Arbeit, sondern Wärme.
Hatten Sie schon einmal eine Hantel in der Hand? Natürlich wird auch beim Hochhalten auf konstanter Höhe fortlaufend Arbeit verrichtet. Dabei sind Muskel-Filamente in ständiger Bewegung.
Wow, hab das ewig nd gececkt, echt gut in einem Satz erklärt, DANKE