Mientras sostiene un objeto, no se realiza ningún trabajo pero cuesta energía (en respuesta a una pregunta similar)

Leí la respuesta a ¿ Por qué sostener algo cuesta energía mientras no se realiza ningún trabajo?

y queriendo saber más, le pregunté a mi maestro al respecto sin decirle lo que leí aquí. En lugar de referirse a las células musculares y la biofísica, respondió a mi pregunta en términos de entropía. Me dijo que mientras los músculos de mi brazo se estiran cuando sostengo el objeto, están más ordenados. Cuando mi brazo está en reposo y los músculos no están contraídos, los músculos están menos ordenados (más entropía). Entonces, su conclusión fue que la energía es necesaria para evitar que el sistema (los músculos de mi brazo) pasen a un estado de mayor entropía.

Sin embargo, la respuesta en términos de células musculares trabajando entre sí (es decir, la respuesta a la pregunta del hipervínculo) tenía más sentido para mí. ¿Podría alguien darme un sentido intuitivo a la respuesta de mi maestro o explicar el vínculo entre las dos respuestas si hay alguno?

Respuestas (2)

La explicación de tu profesor es incorrecta. Se puede construir un contraejemplo simple para ilustrar esto considerando lo que sucede cuando el papel de su brazo es reemplazado por el de una banda elástica.

Cuando se suspende un peso del techo con una banda elástica, la banda se estira y sus cadenas de polímero se vuelven más ordenadas, en analogía exacta con la afirmación de sus maestros sobre un brazo que sostiene un peso. Sin embargo, la banda elástica puede suspender el peso indefinidamente mientras lo dejes allí, y es obvio que no se gasta energía durante ese tiempo.

La respuesta correcta, como usted mencionó, está en la biofísica, y el hecho de que mantener las células musculares contraídas requiere un suministro continuo de energía; pero esto es una cuestión de biología, no de física.

¿Qué piensa de requerir energía para disminuir la entropía, en lugar de simplemente mantenerla en un valor más bajo?
Esto simplemente evita la pregunta. ¿Por qué es necesario suministrar energía para mantener el mismo estado termodinámico? Uno puede imaginar un modelo simple en el que los polímeros en su banda elástica tienden a acortarse (entrópicamente), pero cada vez que comienzan a recorrer ese camino, un mecanismo regulador los vuelve a tensar. La energía útil se convierte en calor a través de todos los pequeños empujones necesarios para mantener pequeñas las desviaciones de la tensión. La gravedad, por otro lado, altera los potenciales para hacer improbable el acortamiento espontáneo. Hay una diferencia fundamental.
@ChrisWhite: Cierto, aunque el OP parecía más interesado en si el gasto continuo de energía era algo fundamental para la física o tenía que ver con la biología, y es biología, así que realmente no toqué mucho la física. Si publica la explicación del potencial de gravedad, estoy seguro de que la gente también la encontrará útil.

Pon el objeto sobre una mesa. No pasa nada, mesa u objeto. Tu carne está metabolizando alrededor de 2000 calorías/día de metabolismo basal, 8,4 millones de julios/día. "Solo hay alrededor de 0,1 mol de ATP en el cuerpo, pero las necesidades energéticas diarias requieren de 100 a 150 moles, o alrededor de 50 a 75 kg. El adulto humano promedio usará su peso corporal en ATP cada día, por lo que el ATP debe reciclarse como esta usado."

http://gasexchange.com/notes/metabolism/

La física es totalmente independiente de la biología.

No sé si esto aborda la pregunta del OP. Eliza está buscando una conexión con una forma entropía de ver las cosas.
Mientras sostiene un objeto, no se realiza ningún trabajo pero cuesta energía (en respuesta a una pregunta similar)
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