Ein Sportler (m = 75kg) eilt eine Treppe hinauf und gewinnt pro Sekunde 1m an Höhe dazu.
a) Wie groß ist seine mittlere Leistung?
b) Welche Arbeit verrichtet er in 10 Sekunden?
c) Wo nimmt der Sportler die Energie zur Verrichtung dieser Arbeit her?
Hi.
Schon selbst nachgedacht oder erledigen wir hier gerade deine Hausaufgaben?
Es gilt:
Arbeit = Kraft (in Wegrichtung) * Weg also hier:
W = F * s = m*g*h (potentielle Energie oder Lageenergie)
Außerdem gilt:
Leistung = Arbeit pro Zeit also:
P = W/t = mgh/t
Der Rest ergibt sich durch Einsetzen.
Teil c) der Frage: Es gilt das Konezpt der Energieerhaltung. Es kann also weder Energie erzeugt noch vernichtet werden, sondern (in einem abgeschlossenen System) kann Energie lediglich von einer Form in eine andere umgewandelt werden.
Die Energie, die zum Treppenlauf benötigt wird, muss also „irgendwo“ herkommen. Die „Energiequelle“ sind natürlich die Muskeln, die mit Hilfe einer chemischen Reaktion Energie zur Verfügung stellen. Auch diese „Batterie“ ist bekanntlich irgendwann leer…
a) er gewinnt potentielle energie E: m*g*h
m=75kg
g=9,81m/s^2 // fallbeschleunigung
h=1m
E=735,75kg*m*m/s^2
=735,75(kg*m/s^2)*m
=735,75N*m
=735,75J
Leistung=Energie/Zeit
also
=735,75J/s
=735,75W
b)
Arbeit=Leistung*Zeit
=7357,5Ws
c) glucose im blut, fettreserven usw
a) Leistung = Arbeit: Zeit
P = W : t = mgh : t = 75kg.9,81m/s².1m : 1s = 738W
b)
W =P.t =738W . 10s =7380 J = 7,38kJ
c) Aus der Nahrung
Hi Cthulhu,
ist bei mir zwar ein bisschen her, seit ich in der Schule war, aber als Abiturient sollte man so was doch können 
schreib mir, wenn was falsch war, aber ich bin mir ziemlich sicher mit allem.
Der Sportler verrichtet die Hubarbeit W = F * h, mit F = m * g (hierbei ist m eben seine Masse, 75 kg, und g gleich der Erdbeschleunigung 9,81 m/s^2) und h gleich 1 m. Die Leistung, die hier gesucht ist, ist P = W / t, also die oben berechnete Arbeit geteilt durch die benötigte Zeit, in diesem Fall 1 s.
a) Somit ist die mittlere Leistung
P = (F * h)/t = (1 m * 75 kg * 9,81 m/s^2)/1 s = 735,75 N*m/s = 735,75 W
Der Wert kam mir zwar anfangs komisch vor, ist aber durchaus realistisch: /t/treppensteigen-und-leistung/2089022
b) Wie gesagt, der Sportler verrichtet die Hubarbeit W = F * h. Da er laut Aufgabenstellung pro Sekunde 1 m an Höhe gewinnt, gewinnt er in 10 s auch 10 m an Höhe dazu.
Also verrichtet er die Hubarbeit
W = F * h = 75 kg * 9,81 m/s^2 * 10 m = 7357,5 Nm = 7357,5 J
c) Fette sind unter anderem der wichtigste Energiespeicher für Menschen. Aber guck nochmal bei dir im Schulbuch, ob was dazu steht, vielleicht habt ihr das ja schonmal irgendwo (Biologe/Chemie?) besprochen…
Hoffe ich hab dir damit geholfen. Viel Spaß noch im Physikunterricht 
Gruß, Rogi
Hallo Sportsfreund
zu a)
Leistung ist Arbeit pro(durch) Zeit. Also muss ich zuerst die Arbeit in einer Sekunde berechnen. Die Arbeit ist Kraft mal Weg also 750 N (10 N/kg x 75 kg)mal 1 m ergibt 750 J (Joule)
Dies nun geteilt durch die eine Sekunde ergibt 750 W (Watt)
zu b)
in 10 s kommt er 10 m hoch also ergibt die Arbeit 7500 N
zu c)
Die Energie kommt aus der Nahrung des Sportlers, es ist also chemische Energie, welche in der Nahrung steckt. Diese wird durch den Menschen beim Bergsteigen in Lageenergie umgewandelt.