Praca w rozumieniu fizyki, przy trzymaniu ciężarka

Jak to jest z pracą w sensie fizycznym jak człowiek trzyma ciężarek? Siła jest, przesunięcia nie ma, ale wszyscy wiemy że w nieskończoność się tak nie da i jak nie zjesz "obiadu" to będzie trudniej / krócej.

Ależ jest przesunięcie. Cały czas.
Równe 1 G => 9,81 m/s2
Twoje mięśnie nieustannie kompensują przesunięcie, więc stopniowo się męczysz.
W sensie fizycznym ty nie trzymasz ciężarka, ale stale go podnosisz. Ponieważ prędkość opadania i podnoszenia jest taka sama, lecz przeciwnie zwrócona, ruch jest pozornie zerowy. Ale praca jest stale wykonywana z siłą z jaką ciężarek i ręka opadają.

A mnie uczyli w szkole, że siła wtedy wykonuje pracę, gdy po przyłożeniu siły następuje zmiana położenia, kształtu lub wielkości obiektu. Trzymanie ciężarka nieruchomo nie spełnia w/w wymagań. Jak wniesiesz na piętro np. wór kartofli i go tam zostawisz, to wykonałeś pracę ze znakiem +, a jak go zniesiesz na dół, to ze znakiem -, czyli wykonana praca równa się 0. W sensie fizycznym oczywiście.

Madrik napisał:

Ależ jest przesunięcie. Cały czas.
Równe 1 G => 9,81 m/s2
Twoje mięśnie nieustannie kompensują przesunięcie, więc stopniowo się męczysz.
W sensie fizycznym ty nie trzymasz ciężarka, ale stale go podnosisz. Ponieważ prędkość opadania i podnoszenia jest taka sama, lecz przeciwnie zwrócona, ruch jest pozornie zerowy. Ale praca jest stale wykonywana z siłą z jaką ciężarek i ręka opadają.

Ciekawe czy haczyk przykręcony do sufitu na którym wisi ciężarek też się męczy xd.
Dodano po chwili...
Ps. Musi! Albowiem wykonuje stale pracę.

Madrik napisał:

Ależ jest przesunięcie. Cały czas.

Przesunięcia nie ma, praca = 0. Ciężarek za to ma energię potencjalną równą mgh, a człowiek równoważy tę energię trzymając ciężarek.

zdziwiony napisał:

Ciekawe czy haczyk przykręcony do sufitu na którym wisi ciężarek też się męczy xd.

Męczy się, w sensie fizycznym. Na polibudach wiszą jakieś ciężary po kilka lat i badają zmęczenie materiału.

jarekgol napisał:

Jak to jest z pracą w sensie fizycznym jak człowiek trzyma ciężarek?

Na ziemi, w warunkach ciążenia tak.
według mnie jest to praca

Ale gdy będziemy w stanie nieważkości?
Na orbicie?

A zresztą chyba źle napisałem, z tą nieważkością.
Bo:
Wszystko, dosłownie wszystko co posiada jakąś masę (nawet elektron) to też emituje tak zwane przyciąganie.
Czemu tak jest?
Nad tym zagadnieniem pracują najtęższe umysły tego świata.
Właśnie chodzi o to co takową masę nadaje.

jarekgol napisał:

Jak to jest z pracą w sensie fizycznym jak człowiek trzyma ciężarek? Siła jest, przesunięcia nie ma, ale wszyscy wiemy że w nieskończoność się tak nie da i jak nie zjesz "obiadu" to będzie trudniej / krócej.

Oczywiście, że żadna praca w tym układzie nie jest wykonywana. (Oprócz jednorazowej podczas podniesienia ciężaru). Pozostaje problem wytworzenia siły która równoważy ciężar. Można ją wytworzyć w skrajnie efektywny sposób (zawieszając ciężar na haku dźwigu) i skrajnie nieefektywny (zawieszając ciężar do śmigłowca) W obu tych przypadkach praca nie jest wykonywana.

Aleksander_01 napisał:

Na polibudach wiszą jakieś ciężary po kilka lat i badają zmęczenie materiału.

Taaaa...

bratHanki napisał:

A mnie uczyli w szkole, że siła wtedy wykonuje pracę, gdy po przyłożeniu siły następuje zmiana położenia, kształtu lub wielkości obiektu. Trzymanie ciężarka nieruchomo nie spełnia w/w wymagań. Jak wniesiesz na piętro np. wór kartofli i go tam zostawisz, to wykonałeś pracę ze znakiem +, a jak go zniesiesz na dół, to ze znakiem -, czyli wykonana praca równa się 0. W sensie fizycznym oczywiście.

Dobrze cię uczyli.
Ale twoja ręka to nie jest sztywny stelaż z materiału, lecz nieustannie wykonuje mikroruchy. Są one małe, prawie niewidoczne, ale są. Ich suma łączna daje pracę równoważącą energię potencjalną ciężarka.

Trzymaj rękę nieruchomo, a oprzyj ją na czymś. Energia potencjalna niby ciągle ta sama, ale znika konieczność wykonywania pracy przy utrzymaniu ręki uniesionej. Poczujesz różnicę.
A pytanie nie jest o zawieszony ciężarek na haku, ale o trzymanie go w ręku.
A to już zupełnie inny układ i inaczej są przyłożone siły. Choćby to, że mając wyciągniętą rękę, siły skręcające działają na kilka stawów.

Zatem, trzymając w ręku ciężarek wykonujesz pracę.
Aby to uwidocznić, wystarczy potrzymać rękę dłużej. Zobaczysz jak wraz ze słabnięciem mięśni, ruch opadający stopniowo przestaje być kompensowany.

Hehe, czyli dobrze czułem że sprawa nie jest prosta. Mi oczywiście chodzi o warunki ziemskie i interesuje mnie jak to jest z działaniem mięśni, one są chyba przetwornikiem energii chemicznej na siłę? Dobrze myślę? Tych mikroruchów intuicyjnie nie czuję, ale można i tak na to patrzeć. Ciekawe jak jest z temperaturą (termowizja) ręki która trzyma i ręki w spoczynku?

Mikro-ruchy to i mikro-praca. Mikro-praca to i mikro-energia potrzebna do wykonywania tej pracy.

Madrik napisał:

Energia potencjalna niby ciągle ta sama, ale znika konieczność wykonywania pracy przy utrzymaniu ręki uniesionej. Poczujesz różnicę.

Choćbyś trzymał rękę pustą w poziomie czy podniesioną też pustą lub z ciężarkiem 0 kg to żadnej energii czy pracy nie będzie a ręka i tak się zmęczy.

jarekgol napisał:

Jak to jest z pracą w sensie fizycznym jak człowiek trzyma ciężarek?

Mówimy o sensie fizycznym a nie o biologii.

Madrik napisał:

Zatem, trzymając w ręku ciężarek wykonujesz pracę.

Nawet gdy przemieszczasz się z tym ciężarkiem to wykonana praca wynosi zero.
Piszemy o fizyce a tu jakieś mikro ruchy itd.
Kiedyś w liceum pani mówi "w próżni znajduje się elektron", a na to kolega - "jak tam jest elektron to już nie jest próżnia".
Podobnie tu na forum, z prostej zależności robi się lot w kosmos.

zdziwiony napisał:

Mikro-ruchy to i mikro-praca. Mikro-praca to i mikro-energia potrzebna do wykonywania tej pracy.

Niezupełnie. Siła może być ta sama, ale używana w krótkich okresach.
Niemniej, najpierw wykonujesz pracę przez podniesienie ciężarka.
To główny wydatek energetyczny. Ale jak go podniosłeś, praca nie ustaje.
Jest cały czas wykonywana. To, jak to odbierasz wynika już z biomechaniki twojej ręki.
Weź na rękę ciężar 15 kilo, i wtedy powiedz, że nie wykonujesz pracy, trzymając rękę nieruchomo. Póki działa grawitacja, wykonujesz jednak pracę.
Ogólnie, suma tj "mikro-pracy" będzie taka sama jak ta potrzebna do utrzymania ciężarka, gdyby np. napędzał go silnik utrzymujący na stałej wysokości.

Madrik napisał:

Póki działa grawitacja, wykonujesz jednak pracę.

Jakiś nowy dział fizyki - nazwijmy go dla uproszczenia "zdaje mi się".
Piszemy cały czas o pracy w fizyce ze szkoły podstawowej gdzie W=Fxs. Nawet ten ciężarek jak będziesz szedł i trzymał go w ręku to będzie to zerowa praca, ponieważ siła grawitacji działa prostopadle do kierunku ruchu.
Przecież to fizyka chyba z VI klasy, podstawy podstaw.

Madrik napisał:

będzie taka sama jak ta potrzebna do utrzymania ciężarka, gdyby np. napędzał go silnik utrzymujący na stałej wysokości.

Bardzo dobra analogia. Jak to z tym jest? W końcu prąd płyinie, silnik się grzeje. Rozszerzmy dyskusje o energię ogólnie, w końcu wszyscy wiemy że jakaś jest potrzebna do "walki" z grawitacją.

Madrik napisał:

zdziwiony napisał:

Mikro-ruchy to i mikro-praca. Mikro-praca to i mikro-energia potrzebna do wykonywania tej pracy.

Niezupełnie. Siła może być ta sama, ale używana w krótkich okresach.
Nie mniej, najpierw wykonujesz pracę przez podniesienie ciężarka.
To główny wydatek energetyczny. Ale jak go podniosłeś, praca nie ustaje.
Jest cały czas wykonywana. To, jak to odbierasz wynika już z biomechaniki twojej ręki.
Weź na rękę ciężar 15 kilo, i wtedy powiedz, że nie wykonujesz pracy, trzymając rękę nieruchomo. Póki działa grawitacja, wykonujesz jednak pracę.
Ogólnie, suma tj "mikro-pracy" będzie taka sama jak ta potrzebna do utrzymania ciężarka, gdyby np. napędzał go silnik utrzymujący na stałej wysokości.

Madrik proszę Cię nie brnij w to dalej. To jest fizyka szkoła podstawowa. Nie ma przemieszczenia nie ma wykonywanej pracy. Żadne mikro ruchy tego nie uzasadnią. Można wyobrazić sobie wyciągarkę z nawiniętą na jej bębnie liną do której przyczepiony jest ciężar. Silnik elektryczny "napędza" bęben poprzez regulowane sprzęgło tak, że siła tarcia tego sprzęgła nie powoduje obrotu bębna, a tylko równoważenie ciężaru. Bęben z liną nie wykonuje żadnej pracy. (ciężar wisi w miejscu), ale silnik już tak ( pokonuje siłę tarcia sprzęgła) i pobiera energię która ostatecznie zamienia się w ciepło. Podobnie jest też pewnie z włóknami mięśniowymi. Na wytworzenie stałej siły potrzebują stały dopływ energii. Ale to pytanie do biologów czy tam biochemików.

Czy po ten ciężarek trzeba się schylić i go podnieść żeby go trzymać, czy ktoś inny go podaje do wyciągniętej ręki?

bratHanki napisał:

A mnie uczyli w szkole, że siła wtedy wykonuje pracę, gdy po przyłożeniu siły następuje zmiana położenia, kształtu lub wielkości obiektu. Trzymanie ciężarka nieruchomo nie spełnia w/w wymagań. Jak wniesiesz na piętro np. wór kartofli i go tam zostawisz, to wykonałeś pracę ze znakiem +, a jak go zniesiesz na dół, to ze znakiem -, czyli wykonana praca równa się 0. W sensie fizycznym oczywiście.

Owszem ale tak jak to napisałeś będzie ale tylko i wyłącznie w układzie inercjalnym.

@Jar-Woj A w jakim będzie inaczej ?
Jest coraz lepiej.

@Millaka rozpatrujemy trzymanie, z tym jaka jest praca żeby podnieść to nikt nie dyskutuje i tam jest łatwo.

zdziwiony napisał:

Ale to pytanie do biologów czy tam biochemików.

A mamy jakiś? Chętnie posłucham.
Natomiast są serwa, na które możemy założyć ramię i na nim powiesić ciężarek i będzie trzymać, prąd brać i te jak najbardziej mikroruchy wykonują. Żeby elektronika "obróciła" trochę pole / przyciągnęła mocniej, musi przyjść informacja z enkodera że spadło w dół, jak podniesie, to trochę odpuści, więc opadnie i tak w kółko.
Jak policzyć jaką moc i energię do tego potrzeba?

bratHanki napisał:

A mnie uczyli w szkole, że siła wtedy wykonuje pracę, gdy po przyłożeniu siły następuje zmiana położenia, kształtu lub wielkości obiektu. Trzymanie ciężarka nieruchomo nie spełnia w/w wymagań. Jak wniesiesz na piętro np. wór kartofli i go tam zostawisz, to wykonałeś pracę ze znakiem +, a jak go zniesiesz na dół, to ze znakiem -, czyli wykonana praca równa się 0. W sensie fizycznym oczywiście.

Wg mnie, w tym przypadku, wykonana praca nie jest zerowa, natomiast efekt wykonania tej pracy jest zerowy.
Padł tu przykład z helikopterem utrzymującym ciężar w zawisie (bez przesunięcia). Jego praca też nie jest zerowa. Wartościowo, to ona będzie wynikać z różnicy zużytego paliwa w stanie zawisu = helikopter z ciężarem - sam helikopter.
Tak samo przesunięcie (jazda) z punktu A do punktu B i z powrotem do punktu A, nie jest zerowa, jest sumą bezwzględną prac w obydwóch kierunkach, ale tak jak w pierwszym przypadku, efekt tej pracy jest zerowy.

jarekgol napisał:

Natomiast są serwa, na które możemy założyć ramię i na nim powiesić ciężarek i będzie trzymać, prąd brać i te jak najbardziej mikroruchy wykonują. Żeby elektronika "obróciła" trochę pole / przyciągnęła mocniej, musi przyjść informacja z enkodera że spadło w dół, jak podniesie, to trochę odpuści, więc opadnie i tak w kółko.
Jak policzyć jaką moc i energię do tego potrzeba?

Zostaw już te mikro-ruchy dla Madrika. Tego nie da się policzyć, to znaczy może i się da ale tylko dla jakiegoś konkretnego typu o konkretnym obciążeniu. Wyobraź sobie serwo z przekładnią o bardzo dużym przełożeniu i z malutkim silniczkiem i serwo z małym przełożeniem i mocnym silnikiem. Pobór energii będzie nieporównywalny podczas pracy statycznej przy trzymaniu ciężaru w miejscu.

@gimak powstaje nowa fizyka, praca nie jest zerowa ale efekt pracy jest zerowy.
O takim czymś nawet Newtonowi sie nie śniło.
A mowa o fizyce z VI klasy szkoły podstawowej.

Bez zbędnego pisania ...
https://pl.wikipedia.org/wiki/D%C5%BAwignia
https://pl.wikipedia.org/wiki/Bezmian
https://pl.wikipedia.org/wiki/Ko%C5%82o_wodne .

Moje trzy grosze: wyobraźmy sobie, że wszystkie odbiorniki energii w mieszkaniach zostały odłączone - nic nie pobiera energii elektrycznej. Ale w gniazdkach nadal mamy 230 V AC - elektrownie muszą pracować, żeby to napięcie zostało utrzymane. Ciekawe, jaki byłby mierzony pobór mocy - straty w liniach przesyłowych, transformatorach itd.

kulmar napisał:

wszystkie odbiorniki energii w mieszkaniach zostały odłączone (...)
elektrownie muszą pracować, żeby to napięcie zostało utrzymane.

Bo przemysł nadal musi działać Kolej, tramwaje, trolejbusy, huty, szpitale, lotniska, wodociągi ... itp

Aleksander_01 napisał:

@gimak powstaje nowa fizyka, praca nie jest zerowa ale efekt pracy jest zerowy.

Przykładowo - jazda samochodem z Krakowa (punkt A) do Warszawy (punkt B) i z powrotem do Krakowa (punkt A), czyli nie ma przesunięcia, czyli wg Was nie ma pracy, ale również nie ma benzyny w baku, a w tej benzynie była była energia zamieniona na pracę przy jeżdzie w obie strony. Jeżeli na końcu jest zerowa, to w co się zamieniła, bo na pewno nie w energię w postaci benzyny w baku. Natomiast efekt wykonania tej pracy jest zerowy, bo jesteśmy w punkcie wyjścia.

gimak napisał:

Jeżeli na końcu jest zerowa, to w co się zamieniła, bo na pewno nie w energię w postaci benzyny w baku.

Głównie w ciepło.
Poruszanie pojazdu wymaga pokonania tarcia i oporu powietrza a jeszcze energia kinetyczna pojazdu przy zatrzymywaniu zamienia się w ciepło także przez tarcie klocków o tarcze.
A ile energii zużywa taki Księżyc okrążając Ziemię albo Ziemia Słońce a tu prędkości i odległości pokonywane są znacznie większe niż z Krakowa do Warszawy.

Straty. Gdyby ich nie było wystarczyłoby rozpędzić samochód w Krakowie, ze stałą szybkością dojechałby do Warszawy, zawróciłby na rondzie i dojechał z powrotem do Krakowa. W Krakowie można by było odzyskać jego energię kinetyczną.
Edit...
Nie ze stałą bo generalnie z Krakowa do Warszawy to z górki. xd

kulmar napisał:

wyobraźmy sobie, że wszystkie odbiorniki energii w mieszkaniach zostały odłączone - nic nie pobiera energii elektrycznej. Ale w gniazdkach nadal mamy 230 V AC - elektrownie muszą pracować, żeby to napięcie zostało utrzymane. Ciekawe, jaki byłby mierzony pobór mocy - straty w liniach przesyłowych, transformatorach itd.

Może to uściślę - odłączone wszystkie odbiorniki, nie tylko w mieszkaniach. W takiej sytuacji pobór mocy z elektrowni byłby nieporównywalnie mniejszy, a składałyby się na to straty na liniach przesyłowych wynikające z prądów pobieranych przez transformatory na biegu jałowym, oraz tzw ulotu na liniach WN, oraz mocy biegu jałwego samych transformatorów.
Z tym że wiele transformatorów pracowałoby pod niewielkim obciążeniem innych transformatorów do nich podłączonych.

I ciekawe ile to wynosi? Są takie szacunki?

Dodano po 1 [minuty]:

stachu_l napisał:

A ile energii zużywa taki Księżyc okrążając Ziemię

Wykonuje ogromną pracę nad siłami pływowymi na Ziemi.