by 
Γεια σας, είμαι μαθητής γ’ λυκείου και θα ήθελα αν μπορούσατε να μου διαλευκάνετε ένα περίεργο σημείο που εντόπισα σε άσκηση του study4exams στο κεφάλαιο του στερεού σώματος.
Εκφώνηση
Ένας οριζόντιος δίσκος , έχει μάζα Μ=50kg και ακτίνα R=4m . Στη θέση Β του δίσκου βρίσκεται ένα παιδί με μάζα m=40kg και το σύστημα παιδί – δίσκος περιστρέφεται χωρίς τριβές, με γωνιακή ταχύτητα ω1=5,6rad/s, γύρω από κατακόρυφο άξονα που διέρχεται από το κέντρο του δίσκου Ο. Αν το παιδί μετακινηθεί από τη θέση Β στη θέση Α του δίσκου τότε η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου γίνεται ω2. (Να θεωρήσετε το παιδί ως σημειακή μάζα).
Δίνεται ΑO=2m , BO=3m
α) Να υπολογίσετε την μεταβολή της κινητικής ενέργειας του συστήματος.
β) Που οφείλεται οι παραπάνω μεταβολή;
Δίνονται: οι αποστάσεις και η ροπή αδράνειας του δίσκου ως προς άξονα που διέρχεται από το κέντρο του .
Στο ερώτημα α) υπολογίζουμε πως ΔΚ=4256J.
Και η ερώτηση που τίθεται είναι: πού οφείλεται η αύξηση της κινητικής ενέργειας του συστήματος;
Η απάντηση στο study4exams: «Η αύξηση της κινητικής ενέργειας του συστήματος οφείλεται στην ενέργεια που δαπάνησε το παιδί για να πάει στο σημείο Α»
Δηλαδή, μέρος της χημικής ενέργειας του παιδιού μετατράπηκε σε κινητική ενέργεια του συστήματος.
Με ποιο τρόπο(μέσω ποιών έργων) η χημική ενέργεια του παιδιού μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του συστήματος;
Δεν είναι βιαστική/«μπακάλικη» η απάντηση του study4exams;
[Φαντάζομαι πως η μεταφορά ενέργειας-εν προκειμένω- δεν μπορεί να γίνει με διαφορετικό τρόπο παρά μόνο μέσω του έργου της τριβής που αναπτύσσεται μεταξύ του παιδιού και του δίσκου]
Διονύση από αυτή τη διαφάνεια καταλαβαίνω ότι το 5% της ενέργειας της τροφής που εισάγεται στον οργανισμό μας αποβάλλεται με τα κόπρανα και τα ούρα.
Εννοείται βέβαια όπως είπες ότι η θερμότητα αποβάλλεται με πολλούς και διάφορους τρόπους.
Η διαφάνεια Κατερίνα παριστά θερμική μηχανή, σύμφωνα με το 2ο νόμο.
Τη θέση της θερμής δεξαμενής, όπου το σώμα-μηχανή απορροφά ενέργεια (χημική), έχει πάρει η κατανάλωση τροφής.
Τι γίνεται αυτή η ενέργεια; Ένα μέρος μεταφέρεται στο περιβάλλον μέσω έργου, ένα άλλο μέρος με την μορφή θερμότητας και αν υπάρχει διαφορά, αυξάνεται η εσωτερική ενέργεια (αποθηκεύεται με τη μορφή λίπους…)
Στη διαφάνεια που έβαλα, νομίζω ότι ενώ θέλει να κάνει σχεδιάγραμμα θερμικής μηχανής, δίνει μόνο την αποβολή του 5% της ενέργειας ως θερμότητα… και αυτό επεσήμανα. Πού εμφανίζεται η αποβολή λόγω διαφοράς θερμοκρασίας ή μέσω της αναπνοής;
Διονύση θα σου πω τι κατάλαβα εγώ:
Στο βελάκι που δείχνει προς τα κάτω δείχνει τι αποβάλλει αυτή η θερμική μηχανή που λέγεται άνθρωπος. Δηλαδή: αποβάλλει θερμότητα Q αλλά και "υλικό" το οποίο αποτελεί το 5% της ενέργειας της τροφής που προσλαμβάνει. Ίσως το σχήμα να μην είναι τόσο σαφές αλλά πιστεύω ότι αυτό εννοεί.
Μπορεί να εννοεί αυτό ο συγγραφέας Κατερίνα και δεν μπορώ να ξέρω τι σκέφτεται.
Αλλά ποσοστό μόνο 5% της ενέργειας να αποβάλλεται με τη μορφή θερμότητας, μου φαντάζει πάρα πολύ μικρό…
Γνώμη μου!
Διονύση, ΔΕΝ αποβάλλεται μόνο 5% με τη μορφή θερμότητας, έχεις δίκιο δεν μπορεί να συμβαίνει αυτό.
1. Το 5% της ενέργειας του προσλαμβάνουμε με την τροφή αποβάλλεται με τη μορφή ούρων και κοπράνων
2. Ένα ποσοστό που δεν ξέρουμε πόσο ακριβώς γιατί εξαρτάται και από άλλους παράγοντες αποβάλλεται με τη μορφή θερμότητας Q
Δηλαδή η διαφάνεια θα μπορούσε να είχε 2 βελάκια προς τα κάτω: Το ένα να δείχνει το Q και το άλλο να δείχνει "το 5% της ενέργειας της τροφής → ούρα, κόπρανα "
Δεν ξέρω αν έγινα κατανοητή.
Γεια σου και πάλι Κατερίνα.
Τώρα, απολύτως!
Κατερίνα, Νίκο, Διονύση σας ευχαριστώ για τα σχόλια
Κατερίνα γράφεις:
"Στην περίπτωση που κατεβαίνουμε μια σκάλα ή στην περίπτωση του παιδιού που κινείται από το κέντρο προς την περιφέρεια πάλι ξοδεύουμε χημική ενέργεια (για να το πετύχουμε αυτό) που μετατρέπεται αυτή τη φορά σε θερμότητα".
Δεν έγραψα κάτι τέτοιο. Δεν είπα ότι "ξοδεύουμε χημική ενέργεια για το κατέβασμα της σκάλας".
Ο οργανισμός μας με τις λειτουργίες του ξοδεύει ασταμάτητα χημική ενέργεια (βασικός μεταβολισμός), είτε ανεβαίνουμε είτε κατεβαίνουμε τη σκάλα.
Στο ανέβασμα όμως τα πόδια μας αναλαμβάνουν να αυξήσουν τη δυναμική μας ενέργεια πρέπει επομένως οι μύες να παράγουν μηχανικό έργο με αντίστοιχη δαπάνη πρόσθετης χημικής ενέργειας, κι αυτό γίνεται κατά τη φάση της συστολής τους. Στη σελίδα 4 των διαφανειών του ο Ι. Χιωτέλης γράφει "Οι μύες παράγουν δυνάμεις μόνο κατα τη διάρκεια της συστολής τους", εννοώντας υποθέτω ότι "παράγουν έργο". Απαιτείται δηλαδή αύξηση του μεταβολισμού μας αυξημένος ρυθμός δαπάνης χημικής ενέργειας για το ανέβασμα.
Δεν συμβαίνει όμως το ίδιο στο κατέβασμα. Αντίθετα, οι μύες πρέπει τώρα να απορροφήσουν την ενέργεια που προέρχεται από τη μείωση της δυναμικής, για να μην γίνει κινητική και κουτρουβαλήσουμε. Οι μύες δηλαδή καταναλώνουν τώρα μηχανικό έργο, διαστελλόμενοι. Λειτουργούν σαν φρένο, εμποδίζουν την αύξηση της κινητικής μας ενέργειας. Δεν μπορούν όμως να μετατρέψουν την ενέργεια που τώρα απορροφούν σε χημική κι έτσι θερμαίνονται.
Συγγνώμη Διονύση Μ. νόμιζα ότι αυτό εννοούσες…
Πρόσεξε όμως: Αν δεις στην τρίτη διαφάνεια της παρουσίασης λέει: "Οι μύες έχουν την ικανότητα ΜΟΝΟ να συστέλλονται, για το λόγο αυτό οι μυικές ομάδες σχηματίζονται από ΖΕΥΓΗ ΜΥΩΝ. Η μια ομάδα προκαλεί κίνηση προς μια διεύθυνση ……..ενώ η άλλη προς την αντίθετη."
Με άλλα λόγια: Δεν είναι δυνατόν να κατεβαίνεις ένα βουνό ή μια σκάλα και ΟΛΟΙ οι μύες σου που συμμετέχουν για την πραγματοποίηση της κίνησης αυτής να είναι σε διαστολή!! Συστέλλεται εκείνη η ομάδα μυών που θα βοηθήσουν την συγκεκριμένη κίνηση.
Πράγματι Κατερίνα κάθε φορά που θέλουμε να προκαλέσουμε μια κίνηση συστέλλεται ο αντίστοιχος μυς.
Στο κατέβασμα όμως δεν θέλουμε να προκαλέσουμε, αλλά να εμποδίσουμε μια κίνηση. Κι αυτό το κάνει διαστελλόμενος, ο ίδιος μύς που συστελλόμενος θα προκαλούσε την αντίθετη κίνηση.
Ο Ι. Χιωτέλης δεν ασχολείται με τη λειτουργία των μυών όταν διαστέλλονται φρενάροντας, διότι τον ενδιαφέρει μόνο η παραγωγή μηχανικού έργου κατά την άθληση, και η προέλευση της αντίστοιχης ενέργειας.
Διαστελλόμενος μυς σημαίνει χαλαρός μυς. Εσύ όταν κατέβαινες το βουνό πόσο χαλαρός ένιωθες; Σε κάθε σου κίνηση κάποιοι μύες έπρεπε αναγκαστικά να συστέλλονται για να κινηθούν τα πόδια σου. Γι'αυτό και μετά ήταν πιασμένα. Από τις πολλές συστολές… Σε κάθε κίνηση όταν ένας μυς διαστέλλεται κάποιος άλλος συστέλλεται (δεν μπορείς να το αποφύγεις αυτό), άρα καταναλώνεται χημική ενέργεια για να γίνει αυτό. Τουλάχιστον αυτή είναι η γνώμη μου…
Και για όσους θέλουν να χάσουν βάρος:
Για δραστηριότητα 10 min χάνουμε:
36 θερμίδες όταν περπατάμε
100 θερμίδες όταν κατεβαίνουμε σκάλες και
190 θερμίδες όταν ανεβαίνουμε σκάλες.
Τα παραπάνω αν το βάρος σας είναι περίπου 70 kg……………
Άστα Κατερίνα, χάνουμε κάτι…ψιλά
Μόνο αν ελαττώσουμε την παροχή από "τη δεξαμενή ψηλής θερμοκρασίας" (στην παρουσίαση…) κάτι γίνεται…