Un hombre sube desde el suelo hasta el primer piso usando una escalera/escalón. Suponga que su energía cinética no cambia apreciablemente. Prediga el signo del trabajo realizado por la escalera (si lo hay).
Creo que la respuesta debería ser 'positiva' porque el trabajo negativo realizado por la gravedad debe contrarrestarse y, por lo tanto, algún agente externo debe realizar un trabajo positivo sobre nosotros.
Pero, hay un segundo pensamiento. Dado que en cada instante la reacción normal es perpendicular a la dirección del movimiento (en el caso de las escaleras) (el movimiento es levantar una pierna), el trabajo realizado debe ser cero. Pero entonces surge una pregunta: ¿quién contrarrestó la gravedad?
Estoy confundido entre los dos. Ambos suenan prometedores pero no perfectos.
La escalera (o las escaleras) no hacen ningún trabajo. La razón de lo mismo es que la escalera (o las escaleras) aplica la fuerza sobre nuestros pies solo cuando nuestros pies están en contacto con la escalera (o las escaleras). Por lo tanto, el punto de aplicación de la fuerza no se mueve en absoluto mientras se aplica la fuerza. Por tanto, el trabajo neto realizado por la escalera (o los escalones) es cero porque no hay desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza. Tan pronto como se produce el desplazamiento, la fuerza deja de aplicarse instantáneamente.
Ahora, llegando a la pregunta de "¿quién entonces hizo el trabajo?". Es su cuerpo quien hizo el trabajo a través de sus fuerzas musculares utilizando la energía (bio)química. En el caso de una escalera mecánica o un ascensor que lo eleva, el punto de aplicación de la fuerza se mueve en la dirección de la fuerza (hacia arriba) y, por lo tanto, el trabajo realizado requerido para contrarrestar el trabajo realizado por la gravedad lo realiza el ascensor (o la escalera mecánica). Por supuesto, esta energía proviene de la electricidad utilizada para hacer funcionar el ascensor (o la escalera mecánica) y, esencialmente, la electricidad hace el trabajo en lugar de su cuerpo, ¡brindándole algo de descanso y comodidad!
La escalera/escalones no está realizando ningún trabajo. El hombre ejerce una fuerza sobre las escaleras, pero mientras las escaleras no se muevan, no se transfiere energía. El trabajo es igual a la fuerza por la distancia y en este caso la distancia es 0.
Eso sería diferente si la escalera se deformara. Entonces se pondría energía en la escalera a medida que se mueve. La mayor parte se devolvería cuando se levante el peso, ya que la escalera actuaría principalmente como un resorte, pero una parte también se absorbería y se convertiría en calor, ya que siempre hay cierta cantidad de amortiguación y pérdida.
Estoy de acuerdo con Dvij, la escalera no funciona, son tus músculos los que hacen el trabajo cuando subes una escalera. Los músculos generalmente funcionan cuando se contraen. En cada extremo están unidos a los huesos. Supongamos que en un momento dado los huesos (a los que se une un músculo dado) no quieren juntarse. El músculo, cuando los nervios lo 'activan', puede generar suficiente tensión para superar esta renuencia de los huesos a moverse. Suponga que la tensión requerida es T y los huesos se mueven de manera que el músculo acorta su longitud en L. Entonces el músculo ha realizado un trabajo TL.
Es sorprendente que el cuerpo esté tan organizado que pueda subir las escaleras simplemente contrayendo y relajando los músculos, en el orden correcto. Por supuesto, cuando un músculo se 'apaga', la fase de relajación, se afloja y se puede restaurar a su longitud original sin la aplicación de fuerza (o poca).
Sarthak123
JMac
bdsl