Tach
Ein Freund und ich hatten gestern eine Diskussion zum folgenden Thema.
Was ist mehr Arbeit/anstrengender? Wenn man eine Kiste Bier eine Treppe rauftragen muss oder die selbe Treppe runter.
Gibt es da Formeln? Irgendwie schwebt mir da Arbeit = Weg x Zeit durch den Kopf aber ich bin da nicht so sicher.
Gruß
Christoph
Servus
Hält man die Kiste beim runtertragen genau gleich wie beim hochtragen, dann gilt: W(Hochtrag)=-W(Runtertrag) (unsere Pendanten mögen mir diese Schreibweise verzeihen). Die Arbeit beim Hochtragen ist betragsmäßig gleichgroß wie die beim runtertragen. Aber: Beim Hochgehen müssen die Beinmuskeln jeweils die Erdanziehungskraft überwinden (konzentrische Muskelarbeit), beim Runtergehen hingegen muss sie nur die Schwerkraft für sich arbeiten lassen (isometrische Arbeit). Deswegen ist das Hochtragen anstrengender.
Mfg
Rainer
Hallo,
um auch auf deine Frage in „Biologie/Chemie“ zu antworten:
Ich würde die beiden Begriffe „Arbeit“ und „Anstrengung“ ganz klar trennen.
Beim Hochtragen verrichtet man physikalisch wesentlich mehr Arbeit als beim Runtertragen. Wenn man die Bierkiste 200 Meter auf einer ebenen Straße entlangträgt verrichtet man idealerweise überhaupt keine Arbeit.
Aber natürlich ist es anstrengend, eine Bierkiste 200 m die Straße entlang zu tragen.
Gerhard
Beim Hochtragen verrichtet man physikalisch wesentlich mehr
Arbeit als beim Runtertragen. Wenn man die Bierkiste 200 Meter
auf einer ebenen Straße entlangträgt verrichtet man
idealerweise überhaupt keine Arbeit.
Ne, man verrichtet Haltearbeit, denn es liegt eine isometrische Muskelkontraktion vor ->statische Arbeit
Ja meinetwegen muß man auch noch die Verformungsarbeit mitrechnen, wenn man mit der Hand die Haltegriffe der Bierkiste zusammendrückt.
In unserem Fall (wobei mein Beispiel nur zur Erläuterung steht, um den Unterschied zwischen der physikalischen Arbeit und dem Begriff Anstrengung herauszustellen, und ich deswegen auch „idealerweise“ hinzugefügt habe) ist die Arbeit definiert als:
Arbeit: eine Kraft F , die einen Körper um ein Wegelement d r verschiebt, verricht die Arbeit:
dW = F ( r ,t)*d r = F( r ,t)*cos alpha*dr
wobei alpha der Winkel zwischen Kraft und Wegelement ist.
Im Falle des waagerechten Tragens der Kiste ist alpha=90°, Kraft und Bewegungsrichtung stehen senkrecht aufeinander.
daher ergibt sich:
dW = F( r ,t)*cos 90° * dr = F( r ,t)* 0 * dr = 0
d.h. es wird keine Arbeit verrichtet.
Gerhard
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Beim Hochtragen ist die Kiste voll, beim Runtertragen leer.
Ganz klar, das runtertragen ist einfacher.
Am schwersten ist übrigens die letzte 4er-Reihe.
Gruß
Peter
Hallo Rainer!
Hält man die Kiste beim runtertragen genau gleich wie beim
hochtragen, dann gilt: W(Hochtrag)=-W(Runtertrag) (unsere
Pendanten mögen mir diese Schreibweise verzeihen). Die Arbeit
beim Hochtragen ist betragsmäßig gleichgroß wie die beim
runtertragen.
OK, das klingt physikalisch einleuchtend!
Aber: Beim Hochgehen müssen die Beinmuskeln
jeweils die Erdanziehungskraft überwinden (konzentrische
Muskelarbeit), beim Runtergehen hingegen muss sie nur die
Schwerkraft für sich arbeiten lassen (isometrische Arbeit).
Deswegen ist das Hochtragen anstrengender.
Das glaube ich nicht. Das entspricht nicht meiner Erfahrung. Ich meine viel
mehr, da"s man bergab gehend oder Treppenstufen hinuntersteigend mit jedem
Schritt ein St"uck nach unten f"allt. Man wird also durch die Erdschwere erst
recht gewaltsam auf dem Boden gerammt. Das mu"s man jedesmal aus der Muskulatur
auffangen. Deswegen ist bergabgehen anstrengender. Man kann die Anstrengung
reduzieren, indem man die St"o"se mit den Gelenken auff"angt. Das ist aber
ungesund und der Grund daf"ur, da"s viele Menschen ungern bergab wandern.
Typische Folge sind n"amlich Knieschmerzen!
Mausi:smile:
Hallo,
Im Falle des waagerechten Tragens der Kiste ist alpha=90°,
Kraft und Bewegungsrichtung stehen senkrecht aufeinander.
Nicht ganz, beim Gehen macht der Körperschwepunkt wellenförmige Auf- und abbewegungen, sodass auch beim waagerechten Tragen Arbeit verrichtet wird.
Gruß
Oliver
Ich würde die beiden Begriffe „Arbeit“ und „Anstrengung“ ganz
klar trennen.
meine Zustimmung!!
Beim Hochtragen verrichtet man physikalisch wesentlich mehr
Arbeit als beim Runtertragen. Wenn man die Bierkiste 200 Meter
auf einer ebenen Straße entlangträgt verrichtet man
idealerweise überhaupt keine Arbeit.
hmm, natürlich verrichtet man beim gehen Arbeit, man hebt das Bein, bewegt es nach vorne, setzt es *kontrolliert* ab, hebt das andere Bein usw… Man würde nur dann keine Arbeit beim Gehen verrichten, wenn man sich ideale Federn an die Füsse klebt, dann würde man nämlich die Anfangsenergie, die man hereingesteckt hat, beim aufsetzen bzw. fallenlassen wieder herausbekommen (ideale (!!!) Feder).
Aber natürlich ist es anstrengend, eine Bierkiste 200 m die
Straße entlang zu tragen.
Und es kostet Energie!
Um auf die Frage einzugehen; Wie immer: Es kommt drauf an! Im Normalfall würde ich sagen, verbraucht man in beiden Fällen dieselbe Energie.
„Beweis“: Die Arbeit ist das Integral der Kraft über die Strecke. Wo stecken wir Arbeit hinein? im einfachsten Fall bei einem Schritt, d.h. solange, wie ein Bein in der Luft hängt.
Fall 1 , Hochgehen:
a) linkes Bein auf Stufe 1, geknickt.
rechtes Bein auf Stufe 0, durchgestreckt.
b) man streckt sein linkes Bein, wobei man das rechte Bein vom Boden hochzieht. Die Kraft, die man zum hochziehen braucht ist konstant m*g.
c) Die Arbeit ist hier demnach klar (ausser den Menschenspezifischen Arbeit):
W=m*g*h.
h ist natürlich der Höhenunterschied von zwei Treppenstufen
Fall 2 , Runter:
a) linkes Bein auf Stufe 2, geknickt.
rechtes Bein auf Stufe 1, durchgestreckt.
b) man knickt langsam das rechte Bein durch, um das linke Bein auf der 0. Stufe abzusetzen.
Würde man nun kurz innehalten und die Kraft messen, die man aufbringt, käme man natürlich auf m*g.
c) Wenn wir das Integral ausrechnen, kommen wir wieder auf m*g*h !!
Wo habe ich gemogelt? Tja, ich ging davon aus, dass man extrem kontrolliert die Treppe heruntergeht, was man manchmal tun würde, wenn man etwas wertvolles mit sich schleppt, da überlässt man nichts der Gravitation!!
Aber im Normalfall würde man sich die Gravitation zunutze machen, indem man sich von Treppenstufe zu Treppenstufe „ein wenig“ fallen lässt.
Deshalb kommt es darauf an, wie man heruntergeht.
Kurze Antwort: Man kann *theoretisch* beim heruntergehen nicht mehr verbrauchen, als beim hochgehen; aber im Extremfall sind die beiden Energien gleich.
alle Klarheiten beseitigt?
Omar Abo-Namous
Hi
also nach dem was ich vom Physik-Unterricht noch in Errinnerung habe, würde ich sagen, dass der Kasten Bier eine Erhöhung seiner potentiellen Energie erfährt, er wird sozusagen auf ein höheres Energieniveau gehoben und dazu ist Arbeit (Hubarbeit) notwendig. Die Arbeit beim Heruntertragen ersteht nur dadurch, dass man den Bierkasten festhalten muss, damit er nicht so schnell nach unten gelangt, wie er es eigentlich wollen würde. Jedoch sollte diese Arbeit geringer ausfallen, da er wie gesagt nicht zusätzlich noch hoch gehoben werden muss.
Gruß
Chris
also nach dem was ich vom Physik-Unterricht noch in
Errinnerung habe, würde ich sagen, dass der Kasten Bier eine
Erhöhung seiner potentiellen Energie erfährt, er wird
sozusagen auf ein höheres Energieniveau gehoben und dazu ist
Arbeit (Hubarbeit) notwendig. Die Arbeit beim Heruntertragen
ersteht nur dadurch, dass man den Bierkasten festhalten muss,
damit er nicht so schnell nach unten gelangt, wie er es
eigentlich wollen würde. Jedoch sollte diese Arbeit geringer
ausfallen, da er wie gesagt nicht zusätzlich noch hoch gehoben
werden muss.
Natürlich hat der Bierkasten eine höhere Lageenergie oben als unten, aber die kann man nicht *in Aktion* sehen, es sei denn, man lässt den Kasten runterfallen!
Omar Abo-Namous
Hoch in die Wohnung ist schwerer!
Ganz klar,
runter ist er ja leer!
-)
B.