Задача по физике из реальной жизни

[Igor SV]

Если коротко:
хорошо известно, что подъём по лестнице или просто в гору сопряжён с достаточно большим расходом энергии, неподготовленный человек быстро устанет, подготовленный, хоть и попозже, но тоже устанет, и т.д.
Расход энергии при этом можно подсчитать, в материалах по бегу и проч. даже есть таблицы, где фигурируют цифры после которых стоит "кг*м/мин" (где "м" это показатель изменения высоты, в метрах).
То есть, умножаем свой вес на высоту подъёма, делим на время, получаем параметр, значение, которое характеризует объём работы в единицу времени. Чем этот параметр больше, тем быстрее мы устанем. Т.е. чем больше наш вес, или чем быстрее мы поднимаемся/идём/бежим вверх по лестнице, или и то и то, - тем быстрее мы начнём уставать и сильнее будем уставать, потому что идёт довольно приличный расход энергии на этот подъём.
Пока что всё это хорошо согласуется с тем же законом сохранения энергии. Потенциальная энергия равна mgh, мы изменяем h когда поднимаемся, разность mgh2 - mgh1 примерно и есть потраченная энергия, примерно - потому, что есть ещё расход на движение самих ног, но это существенно меньше по сравнению с основным...

А теперь идём в какой-нибудь торговый центр вечером, когда людей поменьше, и где есть эскалаторы. выбираем тот, который идёт вниз. Забегаем на несколько ступенек и далее "идём вверх" ровно с той скоростью, с которой эскалатор движется на нас, вниз. Ест-но, при этом мы будем оставаться на одной и той же высоте.
И будьте уверены, вскоре запыхаетесь точно так же, как если бы шли вверх по лестнице со скоростью эскалатора.
Но: ведь ваше mgh не меняется ни на йоту. Тогда откуда запыхивание?

... то, что есть всякие инерциальные и неинерциальные системы отсчёта, равно как переносы этих систем и т.п., это всё понятно...
Но как быть с законом сохранения энергии? mgh ведь не меняется, и подъёма вверх нет, изменения вашей потенциальной энергии нет. А усталость будет будь здоров, такая же как при подъёме по обычной лестнице.

[Herodotus]

Зачем так сложно? Не надо эскалатора. Берете гирю, нетяжелую, 24 кг, и держите ее перед собой на вытянутых руках.  mgh не меняется, ничего не движется, а потеть вам все равно придется. 

[Гришин Станислав Григорьевич]

mgh - для использования в гравитационном поле.
Для использования в эквипотенциальном поле
(там, где нет потенциальных сил; в частности,
где работают три закона механики).
mgh - не годится.
Там годится, по моему мнению, выражение для работы - Ft²/2.
F - cила(ы) сопротивления движению (без силы тяготения, разумеется).
Или Ft, на худой конец.

[Herodotus]

mgh - для использования в гравитационном поле.
Для использования в эквипотенциальном поле
(там, где нет потенциальных сил; в частности,
где работают три закона механики).
mgh - не годится.
Там годится, по моему мнению, выражение для работы - Ft²/2.
F - cила(ы) сопротивления движению (без силы тяготения, разумеется).
Или Ft, по крайней мере.

Первое глупое мнение зарегистрировано. Кто следующий? 

Напомню, что никаких "эквипотенциальных полей" в природе не существует.

Подсказка: Для ответа на заданный ТС вопрос нужно знать не только физику, но и физиологию поперечнополосатых мышц, в частности, их поведение под статической нагрузкой.

[А.Лексей]

Всё гораздо проще можно объяснить нефизикам. Каждый шаг по лестнице (спускающейся) - это кратковременный подъём центра тяжести относительно ступеньки (даже если шевелиться медленно). При спуске лестницы вниз "на один шаг" есть чисто физиологический отдых, но никакая "потенциальная энергия" тела в пользу организму не перерабатывается, она уходит "в механику" эскалатора.

Формула должна быть такой: F*L (из-за равномерного движения сила относительно земли равна силе относительно ленты эскалатора) или F*V*t, где F=mg  , L - путь относительно ленты эксалатора, V - средняя скорость человека относительно ленты эскалатора, t - время.

[inj]

Если коротко:
хорошо известно, что подъём по лестнице или просто в гору сопряжён с достаточно большим расходом энергии, неподготовленный человек быстро устанет, подготовленный, хоть и попозже, но тоже устанет, и т.д.
Расход энергии при этом можно подсчитать, в материалах по бегу и проч. даже есть таблицы, где фигурируют цифры после которых стоит "кг*м/мин" (где "м" это показатель изменения высоты, в метрах).
То есть, умножаем свой вес на высоту подъёма, делим на время, получаем параметр, значение, которое характеризует объём работы в единицу времени. Чем этот параметр больше, тем быстрее мы устанем. Т.е. чем больше наш вес, или чем быстрее мы поднимаемся/идём/бежим вверх по лестнице, или и то и то, - тем быстрее мы начнём уставать и сильнее будем уставать, потому что идёт довольно приличный расход энергии на этот подъём.
Пока что всё это хорошо согласуется с тем же законом сохранения энергии. Потенциальная энергия равна mgh, мы изменяем h когда поднимаемся, разность mgh2 - mgh1 примерно и есть потраченная энергия, примерно - потому, что есть ещё расход на движение самих ног, но это существенно меньше по сравнению с основным...

А теперь идём в какой-нибудь торговый центр вечером, когда людей поменьше, и где есть эскалаторы. выбираем тот, который идёт вниз. Забегаем на несколько ступенек и далее "идём вверх" ровно с той скоростью, с которой эскалатор движется на нас, вниз. Ест-но, при этом мы будем оставаться на одной и той же высоте.
И будьте уверены, вскоре запыхаетесь точно так же, как если бы шли вверх по лестнице со скоростью эскалатора.
Но: ведь ваше mgh не меняется ни на йоту. Тогда откуда запыхивание?

... то, что есть всякие инерциальные и неинерциальные системы отсчёта, равно как переносы этих систем и т.п., это всё понятно...
Но как быть с законом сохранения энергии? mgh ведь не меняется, и подъёма вверх нет, изменения вашей потенциальной энергии нет. А усталость будет будь здоров, такая же как при подъёме по обычной лестнице.

Вам лучше физику оставит в покое и переключиться на подъём по низ идущим эскалаторам, это ваше.
Что тут  сложного? Вы совершаете подъём по эскалатору С СОВЕРШЕНИЕМ РАБОТЫ С ТОЧКИ ВСТУПЛЕНИЯ НА НЕГО. И для совершения вами работы не важно движется он равномерно или стоит, как и на тренажере "беговая дорожка".
Понаучили физиков херадоты и алекспы, позорище.
 Им дай задачу первого класса о пешеходах вышедших из пунктов Аи В. Так они начнут всё переводить в систему пешехода А. Вот и имеем , что имеем. Сплошные херадоты и НОЛЬ науки.

[ABC11]

mgh - для использования в гравитационном поле.
Для использования в эквипотенциальном поле
(там, где нет потенциальных сил; в частности,
где работают три закона механики).
mgh - не годится.
Там годится, по моему мнению, выражение для работы - Ft²/2.
F - cила(ы) сопротивления движению (без силы тяготения, разумеется).
Или Ft, по крайней мере.

И назовйм ее едрическая сила в космическом пространстве.

[ABC11]

Гуманитарное понятие  "энергия" я бы исключил из физики
до появления его удовлетворительного определения.
Определение чего-либо через способность что-то совершать -
логический и феноменологический нонсенс - мало ли кто на что способен.
Кроме того, в мэйнстриме любая энергия провозглашена как скаляр,
в то время как измеряется она векторным джоулем (что следует
из определения джоуля). Это тоже - нонсенс.

Хочешь испытать какую-либо энергию сунь гвозль в розетку...

Исключатень наш, недоделанный.

[mpn2]

Но как быть с законом сохранения энергии?

- - -
Никак. В физике нет закона сохранения энергии, т.к. энергии нет.

[Вашкевич Виктор]

- - -
Никак. В физике нет закона сохранения энергии, т.к. энергии нет.

Скажи это академикам РАН.
Пусть учебники переписывают.

[Ystyrgar]

Если коротко:
хорошо известно, что подъём по лестнице или просто в гору сопряжён с достаточно большим расходом энергии, неподготовленный человек быстро устанет, подготовленный, хоть и попозже, но тоже устанет, и т.д.
Расход энергии при этом можно подсчитать, в материалах по бегу и проч. даже есть таблицы, где фигурируют цифры после которых стоит "кг*м/мин" (где "м" это показатель изменения высоты, в метрах).
То есть, умножаем свой вес на высоту подъёма, делим на время, получаем параметр, значение, которое характеризует объём работы в единицу времени. Чем этот параметр больше, тем быстрее мы устанем. Т.е. чем больше наш вес, или чем быстрее мы поднимаемся/идём/бежим вверх по лестнице, или и то и то, - тем быстрее мы начнём уставать и сильнее будем уставать, потому что идёт довольно приличный расход энергии на этот подъём.
Пока что всё это хорошо согласуется с тем же законом сохранения энергии. Потенциальная энергия равна mgh, мы изменяем h когда поднимаемся, разность mgh2 - mgh1 примерно и есть потраченная энергия, примерно - потому, что есть ещё расход на движение самих ног, но это существенно меньше по сравнению с основным...

А теперь идём в какой-нибудь торговый центр вечером, когда людей поменьше, и где есть эскалаторы. выбираем тот, который идёт вниз. Забегаем на несколько ступенек и далее "идём вверх" ровно с той скоростью, с которой эскалатор движется на нас, вниз. Ест-но, при этом мы будем оставаться на одной и той же высоте.
И будьте уверены, вскоре запыхаетесь точно так же, как если бы шли вверх по лестнице со скоростью эскалатора.
Но: ведь ваше mgh не меняется ни на йоту. Тогда откуда запыхивание?

... то, что есть всякие инерциальные и неинерциальные системы отсчёта, равно как переносы этих систем и т.п., это всё понятно...
Но как быть с законом сохранения энергии? mgh ведь не меняется, и подъёма вверх нет, изменения вашей потенциальной энергии нет. А усталость будет будь здоров, такая же как при подъёме по обычной лестнице.

Ну ведь фигню пишете. То, что мы остаемся на месте, это общий результат работы - и эскалатора, и ног. При этом фазы этой самой работы складываются из работы ног, осуществляющих подъем на высоту ступени и, одновременно - работы механизма, опускающего ступень. Если Вы решите схалтурить, сэкономив на этом балансе - тут же поедете вниз. И тем быстрее, чем больше захотите схалтурить.
То есть подъем все-таки осуществляется, но его результат обнуляет бегущий вниз эскалатор.
Ваш вопрос из разряда: Если ноль не имеет положительного знака, почему не имеет и отрицательного?

[Ystyrgar]

Первое глупое мнение зарегистрировано. Кто следующий? 

В комнате было два человека, исключая Herodotus-а.

Напомню, что никаких "эквипотенциальных полей" в природе не существует.

Herodotus борется с еретиками.

Подсказка: Для ответа на заданный ТС вопрос нужно знать не только физику, но и физиологию поперечнополосатых мышц, в частности, их поведение под статической нагрузкой.

Скорее просветите нас о физиологии поперечнополосатой мускулатуры под статической нагрузкой.
Только коротко и своими словами.

[Ystyrgar]

...по низ идущим...

Еще один лингвосадист...

С ТОЧКИ ВСТУПЛЕНИЯ НА НЕГО

Вот это фразочка...
С...В-...на...
Добавить еще "от" и "к" осталось - для остроты очучений.

Осень, фига-ли.

[Метафизик]

Забегаем на несколько ступенек и далее "идём вверх" ровно с той скоростью, с которой эскалатор движется на нас, вниз. Ест-но, при этом мы будем оставаться на одной и той же высоте.
И будьте уверены, вскоре запыхаетесь точно так же, как если бы шли вверх по лестнице со скоростью эскалатора.
Но: ведь ваше mgh не меняется ни на йоту. Тогда откуда запыхивание?

Молодец Игорь, хорошая задача...  НИКТО! правильно не ответил.

Разъяснение

Рассмотрим процесс поэтапно:
1) Пустой эскалатор, идущий вниз (точно так же как и идущий вверх), потребляет (двигатель) из сети энергию на преодоление всяческих своих сил сопротивления; пренебрежём ими...
2) Стоящий на эскалаторе человек, своим опускающимся весом совершает работу (mgh), которая уходит в сеть; двигатель работает в режиме генератора (это реальная схема); человек съехал и работа/энергия закончилась...
3) Чтобы процесс получения энергии продолжить, человеку надо подняться наверх по соседнему НЕПОДВИЖНОМУ эскалатору, затратив те же самые mgh... и т.д.
4) Если человек идёт вверх по опускающемуся эскалатору, он своими ногами вращает генератор,
как белка в колесе... если к колесу пристроить генератор, то белка устанет быстрее...
5) Таким образом, идущий по эскалатору совершает работу против силы тяжести А=mgh; и не имеет значения стоит эскалатор на месте или движется вниз; просто вместо h в формулу надо подставлять приведенный радиус ведущего барабана эскалатора; т.е. свести к вращающему моменту, передаваемому на генератор...
6) Человек устанет одинаково на обоих эскалаторах...   

[Lubuntu]

Скажи это академикам РАН.
Пусть учебники переписывают.

Правильно, им об этом не надо говорить, так как это закон природы и его нельзя не переписать не изменить.

Как нельзя отменить ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ. Просто нужно знать и самое главное понимать, что такое "ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ".

Пока, я заметил, что на этом форуме никто не понимает, что такие "Закон сохранение энергии". Хотя я много раз тут уже объяснял, что это такое.

Даже после объяснения, люди его так и не понимают.

[Вашкевич Виктор]

Молодец Игорь, хорошая задача...  НИКТО! правильно не ответил.

Разъяснение

Рассмотрим процесс поэтапно:
1) Пустой эскалатор, идущий вниз (точно так же как и идущий вверх), потребляет (двигатель) из сети энергию на преодоление всяческих своих сил сопротивления; пренебрежём ими...
2) Стоящий на эскалаторе человек, своим опускающимся весом совершает работу (mgh), которая уходит в сеть; двигатель работает в режиме генератора (это реальная схема); человек съехал и работа/энергия закончилась...

      [.......]

Стоп!  На эскалаторе стоит асинхронный двигатель, а асинхронный двигатель не может работать в режиме генератора.
Асинхронный двигатель  при опускании груза так же получает энергию как и при подъеме, Разве что ротор вращается с опережением вращения магнитного поля статора, магнитное поле статора тормозит якорь двигателя.

[Вашкевич Виктор]

Правильно, им об этом не надо говорить, так как это закон природы и его нельзя не переписать не изменить.

Как нельзя отменить ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ. Просто нужно знать и самое главное понимать, что такое "ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ".

Пока, я заметил, что на этом форуме никто не понимает, что такие "Закон сохранение энергии". Хотя я много раз тут уже объяснял, что это такое.

Даже после объяснения, люди его так и не понимают.

Ньютон с законом всемирного  тяготения ошибся.
Притяжения  в мире нет, взаимодействие совершается контактно давлением.

https://www.youtube.com/watch?v=6CuAWiHt_6E&ab_channel=MALFA

[Ystyrgar]

Стоп!  На эскалаторе стоит асинхронный двигатель, а асинхронный двигатель не может работать в режиме генератора.
Асинхронный двигатель  при опускании груза так же получает энергию как и при подъеме, Разве что ротор вращается с опережением вращения магнитного поля статора, магнитное поле статора тормозит якорь двигателя.

Вашкевич, Вы - якорь.

[Вашкевич Виктор]

Вашкевич, Вы - якорь.

Ну ладно, -  ротор

[Метафизик]

Разъяснение

5) Таким образом, идущий по эскалатору совершает работу против силы тяжести А=mgh;

Неудачно выразился...  (хотя по физической сути правильно)
Надо так:
5) Таким образом, человек, идущий вверх по опускающемуся эскалатору, своей силой тяжести совершает работу против электромагнитного момента генератора (в качестве которого выступает  приводной двигатель эскалатора)