In diesem Artikel werden wir eine interessante Frage zur theoretischen Arbeit beim Essen eines Kekses stellen. Wir werden die Grundkonzepte der Physik anwenden, um sie zu beantworten. Wir werden sehen, dass die von der Physik vorhergesagte Antwort drastisch von dem abweicht, was wir in unserem täglichen Leben erleben. Tatsächlich sind die beiden Antworten jedoch nicht sehr unterschiedlich. Wir müssen nur unsere Perspektive ändern, um tatsächlich zu sehen, dass sie im Wesentlichen gleich sind.

Frage: Wie viel Arbeit ist mit dem Essen eines 27-Gramm-Kekses verbunden, wenn er in 6 Bissen gegessen werden kann und der Abstand von Hand zu Mund 24 Zentimeter beträgt? Der Keks wird in einem Winkel von 45 ° zum Mund angehoben und nach jedem Biss abgelegt. Angenommen, jeder Keks hat die gleiche Masse. (Wenn Sie einen Keks essen müssen, um dieses Problem besser zu visualisieren, können Sie dies gerne tun!)

Antwort: Angenommen, wir bewegen den Keks langsam zu unserem Mund, muss die von unserer Hand ausgeübte Kraft dem Gewicht des Kekses entsprechen. Unabhängig davon, ob wir es anheben oder nach unten bewegen, ist die von Hand ausgeübte Kraft immer nach oben gerichtet, um dem Gewicht des Kekses entgegenzuwirken. Wenn wir uns nach oben bewegen, ist die von unserer Hand geleistete Arbeit positiv, da die ausgeübte Kraft und die Bewegung in die gleiche Richtung gehen.

Wenn wir uns nach unten bewegen, ist die von unserer Hand geleistete Arbeit negativ, da die von Hand ausgeübte Kraft und die Bewegung des Kekses in die entgegengesetzte Richtung erfolgt. Wir können also sagen, dass, wenn wir den Keks zum ersten Mal in den Mund nehmen; Wir haben eine Masse von m * 1 = 27 Gramm auf eine Höhe von h = 24 cm * sin 45 = 17 cm (ungefähr) angehoben. Unser Biss betrug nur 27/6 = 4,5 Gramm. So wurden die verbleibenden m2 = 27-4,5 = 22,5 Gramm nach unten verschoben. Bei dieser ersten Aufwärts- und Abwärtsbewegung betrug die Gesamtarbeit w = (m1 * gh – m2 * gh) = (m1 – m2) * g * h = 4,5 g * 9,8 m / s ^ 2 * 17 cm = 0,0075 Joule. Ebenso wird für die nächste Reise die gleiche Arbeit geleistet. Wenn wir also alle 6 Fahrten addieren, erhalten wir ein Netzwerk von W = 6 mal 0,0075 Joule. Daher ist W = 0,0045 Joule. Hier stellen wir fest, dass das theoretische Netzwerk einfach m * g * h ist, wobei m die Gesamtmasse des Cookies ist. Ob wir es also in 6 oder 60 Bissen essen, spielt für die theoretische Arbeit der Hand keine Rolle.

Im wirklichen Leben fühlen wir uns jedoch müder, wenn wir diesen Keks in etwa 60 Bissen essen. Der Grund ist einfach. Unsere Hand muss auch ihre eigene Masse heben, damit sie sich bei jeder Fahrt nur nach oben oder unten bewegt. Diese Arbeit ist jedoch nicht nützlich. Obwohl die Physik sagen könnte, dass nur die Masse des Cookies zählt und nicht die Anzahl der Bisse, müssen wir im wirklichen Leben mehr Arbeit leisten als nur m * g * h. Hierbei ist zu beachten, dass h = senkrechte Höhe von 17 cm, die durch die Formel h = 24 · cos 45 = 17 cm erhalten wurde.

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