¿El trabajo realizado requiere interacción entre el sistema y el entorno?

La afirmación anterior no es correcta.

En primer lugar, debe trabajar contra la fuerza de fricción al subir escaleras. Por lo tanto, la energía no se convierte por completo en PE. Más bien, una parte se disipa.

En segundo lugar, incluso si dejamos de lado la fricción, el defecto básico de la declaración radica en la parte: " la energía se convierte en PE solo dentro del sistema. La persona es el sistema ".

El concepto de potencial proviene del hecho de que se realiza trabajo para llevar una masa puntual desde el infinito a otro punto en presencia de algún campo . Por lo tanto, la energía potencial del hombre no tiene significado. Aquí, la energía potencial del sistema tierra-hombre aumenta y también el hombre realiza trabajo mientras sube las escaleras, independientemente de la fricción. El hecho de que el trabajo se convierta total (o parcialmente) en alguna energía no implica que no se realice ningún trabajo.

Parte de su problema proviene de pensar que la energía potencial está de alguna manera ubicada en la persona o es una propiedad de ella sola. Y la forma en que normalmente se presenta el tema podría llevarlo fácilmente a pensar eso, pero no es correcto.

La energía potencial es una propiedad del sistema persona-Tierra. De hecho, todas las energías potenciales son propiedades de sistemas de cuerpos que interactúan y no pueden localizarse en ninguna parte individual del sistema. Simplemente nos resulta útil dejar que la energía potencial gravitacional involucre al planeta no se diga cuando estamos trabajando en un contexto "cerca de la superficie de la Tierra" porque el planeta está jugando su parte con cada objeto todo el tiempo.

Lo que esto significa es que

[...] la energía se convierte en PE solo dentro del sistema. La persona es el sistema.

no es una forma válida de pensar en este problema.

El trabajo se realiza absolutamente al mover a la persona por las escaleras.

En primer lugar, es la energía potencial del sistema tierra-objeto como han dicho las dos respuestas. " Energía potencial del objeto " es una frase dicha en términos generales para referirse a cosas que suceden en la superficie de la tierra donde$g$se toma como una constante.

En segundo lugar, el trabajo no lo hace una persona. El trabajo lo realiza una fuerza.

Hay algo importante que debes saber. Considere subir escaleras. Supongamos, por simplicidad, que puedes subir simplemente empujando las superficies horizontales verticalmente hacia abajo (en realidad, la fricción también entrará en juego, pero no te preocupes, eso no es muy importante para lo que voy a explicar). Idealmente, debe levantarse desde el reposo de tal manera que no acelere, es decir, la fuerza neta sobre usted siempre debe permanecer en cero. ¿Suena extraño? De hecho, es extraño porque es un proceso hipotético para definir el potencial gravitatorio. Pero así es. Tienes que mantenerte en equilibrio mientras levantas para que la fuerza normal ejercida por las superficies horizontales sea siempre$mg$. Puedes imaginarte levantando las piernas muy lentamente para mantener ese equilibrio en cada instante. Esta fuerza normal funciona y cuando alcanzas una altura$h$el trabajo realizado se convierte en energía potencial$mgh$aumentando la energía potencial (no la energía total) del sistema objeto (tú)-tierra por$mgh$.

Dos cuerpos pueden aplicar fuerza entre sí cuando interactúan entre sí, como las cargas eléctricas interactúan por sus campos eléctricos, las masas por sus campos gravitacionales, tienen contacto físico entre cuerpos, etc.

La afirmación es falsa.

Mientras la persona sube escaleras, las reacciones químicas que ocurren en su cuerpo transforman la energía química en otras formas de energía; PE y calor en el caso considerado. Una parte de la energía química gastada aparece en forma de aumento de energía potencial del sistema (la persona) y el resto (en el caso más simple) aparece en forma de calor que se disipa al entorno. Así la persona gasta más energía que aumento en su PE.

Piensa en un objeto inanimado en un escalón inferior. ¡No puede subir las escaleras! ¿Por qué? ¡Porque no puede hacer ningún trabajo!

No se realiza trabajo para una persona que sube las escaleras porque la energía se convierte en PE solo dentro del sistema. La persona es el sistema. ¿Qué tan cierta es la afirmación anterior?

Creo que es bastante cierto. Trabajas en un ladrillo cuando lo levantas. Le agregas energía, y llamamos a esta energía energía potencial gravitatoria. Luego, cuando dejas caer el ladrillo, esta energía potencial se convierte en energía cinética que generalmente se irradia. Tenga en cuenta que la situación aquí es similar a lo que sucede en las explosiones . La conservación del impulso significa que la Tierra también se ve afectada, pero la energía no se comparte por igual y tendemos a ignorar lo que le sucede a la Tierra.

Sin embargo, cuando te levantas, todo lo que estás haciendo es convertir la energía química dentro de tu cuerpo en esta energía potencial gravitacional. No está agregando energía a su cuerpo, y aunque puede ser un trabajo duro escalar, y mientras ejerce una fuerza a lo largo de una distancia, no está haciendo ningún trabajo en su cuerpo.

¿El trabajo realizado requiere interacción entre el sistema y el entorno?

Yo diría que sí. Cuando el sistema es el ladrillo, usted es el entorno e interactúa con él para levantarlo y trabajar en él. Pero cuando eres el sistema, no se agrega energía.