Связь работы и энергии: Глава 6. Работа, мощность, энергия. Закон сохранения и изменения механической энергии

Что такое пищевая энергия | Tervisliku toitumise informatsioon

Потребность в пищевой энергии

Получаемая энергия должна покрывать индивидуальный расход энергии, соответствующий массе тела, телосложению, физической активности и хорошему здоровью. Дополнительная энергия нужна детям – для роста, беременным – для откладывания в тканях, кормящим матерям – для производства молока.

Суточный расход энергии состоит из следующих компонентов:
  • Расход энергии на базовый (основной) обмен веществ (PAV), то есть расход энергии в состоянии покоя, или базовый расход энергии нужен для дыхания, работы сердца, поддержания температуры тела и других жизненно необходимых функций.
  • Расход энергии на пищеварение и усвоение пищи – количество энергии, необходимое для переваривания пищи и усвоения содержащихся в ней питательных веществ.
  • Расход энергии в связи с физической деятельностью

Расход энергии измеряется в килоджоулях [кДж] (1 кДж = 0,24 ккал; 1 ккал = 4,184 кДж). В Эстонии для расчетов энергетической ценности и рекомендаций преимущественно используют килокалории.

Расход энергии в среднем больше у мужчин, чем у женщин. Это обусловлено в основном различиями между полами в росте и телосложении. Исходя из уровня физической активности (PAL), фактическая потребность в энергии двух людей одного пола, возраста и одинаковых параметров может сильно различаться. 

  • PAL 1,4 – сидячая работа, минимум физической активности в свободное время
  • PAL 1,6 – сидячая работа с легкой физической деятельностью, минимум физической активности в свободное время
  • PAL 1,8 – работа, требующая как стояния, так и активного движения, в свободное время физическая активность также высокая

Уровень физической активности подавляющего большинства людей 1,4; у более подвижных – 1,6. И только немногие (особо активные в спорте) люди достигают уровня 1,8.

Расход энергии (преимущественно PAV) увеличивают или сокращают следующие факторы:

  • холодная или жаркая среда, генетические особенности,
  • гормональный статус (напр. , концентрация в крови гормонов щитовидной железы и роста),
  • активность симпатической нервной системы,
  • психологическая обстановка,
  • прием лекарственных препаратов и
  • многие болезненные состояния.
Расход энергии на базовый обмен веществ

Расход энергии на базовый обмен веществ (PAV) – индивидуальный расход энергии в состоянии полного умственного и физического покоя в термически нейтральной среде через 12 часов после последнего приема пищи. Расход энергии в состоянии покоя, который измеряется в более мягких условиях, чем расход энергии на базовый обмен веществ, как правило, на 5 процентов выше. Средний расход энергии сокращается во время сна: расход энергии на базовый обмен веществ во время сна на 10 % меньше, чем PAV в состоянии бодрствования. Несмотря на небольшие систематические различия, расход энергии во время сна, расход энергии на базовый обмен веществ (PAV) и расход энергии в состоянии покоя плотно коррелируют между собой, и эти понятия часто используют как синонимы.  

Повседневный расход энергии сильно зависит от массы тела и, в частности, от сухой (без жира) массы тела. Связь жировой массы с расходом энергии положительная, хотя расход энергии на единицу массы жира заметно меньше, чем расход энергии сухой массы тела. Поэтому индивидуальные различия в расходе энергии между двумя людьми одного веса лучше объясняются связью с сухой массой, чем с массой жира. Сухая масса включает массу скелетных мышц и органов. Расход энергии на базовый обмен веществ на килограмм у органов намного выше, чем у скелетных мышц. У взрослых PAV органов составляет 70–80 % расхода энергии в состоянии покоя, но сами органы составляют всего 5 % массы тела. Поэтому большая сухая масса сильнее влияет на расход энергии на базовый обмен веществ, а значимость скелетных мышц для расхода энергии в состоянии покоя невелика.

Индивидуальный расход энергии сухой массы колеблется примерно на 2,1 МДж (ок. 500 ккал) в день, что характеризует масштаб различий PAV при одинаковой сухой массе. Основными причинами различий в расходе энергии на базовый обмен веществ являются индивидуальная генетическая карта, телосложение, концентрации гормонов, энергетический баланс и физическая форма.

Расход энергии на переваривание и усвоение пищи

Расход энергии, необходимой для переваривания и усвоения пищи, повышается после еды и зависит от состава пищи. После приема пищи расход энергии на несколько часов повышается, но в основном (до 90 %) в течение четырех часов после еды. Расход энергии на переваривание и усвоение пищи у людей, питающихся сбалансированной смешанной пищей, обычно составляет в среднем 10 % повседневного расхода энергии, – около 5% энергии, получаемой из белков, и около 20 % энергии, получаемой из жиров. При употреблении углеводов расход энергии на переваривание и усвоение пищи составляет 10 %, но этот показатель может повыситься до 20% при избыточном потреблении глюкозы, когда этот избыток используется для производства жиров.

Расход энергии в связи с физической деятельностью

Физическая активность – это любое телодвижение, производимое скелетными мышцами и требующее дополнительного расхода энергии по сравнению с расходом на базовый обмен веществ. Подвижные занятия – подвид физической активности, представляющий собой добровольные действия, положительно влияющие на физическое, психологическое и социальное благополучие. 

Дневной уровень физической активности (PAL) – общий расход энергии сверх базового обмена веществ, который характеризует весь суточный расход энергии организма. Определенный таким образом уровень физической активности связан с повседневным расходом энергии и массой тела. 

Метаболический эквивалент (MET) – расход энергии во время какой-либо деятельности помимо базового обмена веществ, он зависит от физической активности в течение дня и от времени, затраченного на различную деятельность. Любой вид деятельности имеет свое значение МЕТ, и для расчета повседневного расхода энергии нужно подсчитать время, затраченное на разные виды деятельности. 

Дневной расход энергии на физическую активность распределяется между деятельностью, связанной с работой, и рекреационной деятельностью. Последняя, в свою очередь, подразделяется на физическую и не физическую деятельность, имеющие разные степени интенсивности. Деятельность, связанная с работой, также может быть разной интенсивности. Под физической инертностью понимается состояние, при котором расход энергии близок к уровню базового обмена веществ. К таким состояниям обычно относятся сидение и лежание в состоянии бодрствования.

Расчет энергетической ценности пищи

Содержащаяся в пище энергия становится доступной с помощью обмена веществ, то есть метаболизма. Пищевая ценность продукта определяется в лаборатории – путем измерения количества тепла, выделенного его органическими компонентами в результате окисления. Поскольку энергетическая ценность и перевариваемость питательных макроэлементов варьируется от продукта к продукту, в случае смешанной пищи удобно пользоваться стандартизированными средними значениями энергетической ценности и перевариваемости пищевых макроэлементов.

Принятые в Эстонии рекомендации по питанию основаны на следующих значениях энергетической ценности:

  • 1 г белка = 4 ккал, т.е. 17 кДж
  • 1 г жира = 9 ккал, т. е. 37 кДж
  • 1 г углеводов = 4 ккал (1 г пищевых волокон 2 ккал), т.е. 17 кДж
  • 1 г чистого алкоголя (не являющегося необходимым для организма пищевым веществом) 7 ккал, т.е. 29 кДж

Как уже известно, не вся получаемая с пищей энергия идет на покрытие энергетических потребностей организма. Объем доступной энергии различных питательных макроэлементов сильно колеблется, поскольку их метаболизм сам по себе требует разных количеств энергии. Кроме того, существуют большие различия в индивидуальном всасывании макроэлементов в зависимости от конкретной съеденной пищи, способа ее приготовления и кишечных факторов.

Потребность в энергии

Оценка потребности взрослых людей в энергии базируется на расходе энергии в состоянии покоя (PAV) и расходе энергии на определенный уровень физической активности (PAL). При оценке потребности взрослых людей в энергии в Северных странах рекомендуется брать за основу массу тела, которая соответствует индексу массы тела 23 с учетом индивидуального роста. Рекомендуемые значения потребности в энергии исходят из нормальной (здоровой) массы тела, ее стабильности и энергетического баланса. Но они не действуют в случае отрицательного или положительного баланса массы.

Средняя суточная потребность потребность в энергии для взрослых (ккал/сут.) при различной физической активности

Возраст

Приблизительный расход энергии на базовый обмен веществ (PAV)

Общая суточная потребность в энергии,
ккал

г.

ккал/кг

ккал/сут.

Сидячий образ жизни
PAL = 1,4

Умеренная активность
PAL = 1,6

Активный образ жизни
PAL = 1,8

Мужчины (70±10 кг)

1830

25

1750

2450

2800

3150

3160

24,1

1655

2350

2700

3050

6174*

20,2

1465

2000

2250

2550

Женщины (60±10 кг)

1830

23

1390

1950

2200

2500

3160

22,4

1320

1900

2150

2400

6174*

20,2

1200

1700

1950

2200

PAV – основной обмен веществ, PAL – уровень физической активности

Кинетическая энергия.

Потенциальная энергия – методическая разработка для учителей, Пошатова Наталья Михайловна

Strands (objectives):

7.2.3.4 различать два вида механической энергии (кинетическую, потенциальную).

7.2.3.5. применять формулу кинетической энергии Ek = mv2/2.

7.2.3.6 применять формулу потенциальной энергии Ep = mgh вблизи поверхности Земли.

7. 2.3.7 объяснять и приводить примеры на переходы энергии из одного вида в другой и применять закон сохранения механической энергии.

Aims of the lesson:

Все учащиеся смогут: рассчитывать кинетическую энергию по формуле Ek = mv2/2; потенциальную энергию по формуле Ep = mgh.

Большинство учащихся смогут: связать формулу для нахождения механической работы и энергии тела.

Некоторые учащиеся смогут: решать задачи, в которых необходимо связать уже известные формулы видов сил, механической работы, мощности с формулой для нахождения энергии.

Lesson objectives:

Учащийся достигнет цели, если:

►  знает кинетическую и потенциальную энергии и сравнивает их;

►  знает, от каких величин зависит кинетическая энергия;

►  знает формулу расчета кинетической энергии;

►  применяет формулу расчета кинетической энергии;

►  объясняет зависимость кинетической и потенциальной энергии с изменением высоты;

►  знает, от каких величин зависит потенциальная энергия;

►  знает формулу расчета потенциальной энергии;

►  применяет формулу расчета потенциальной энергии.

Language aims:

Предметная лексика и терминология:

выполненная работа, сила, время, механическая работа, кило Джоуль.

Үш тілдегі сөздік

Қазақша

Орысша

Ағылшынша

Энергия

энергия

energy

Потенциалық энергия

потенциальная энергия

potential energy

Кинетикалық энергия

кинетическая энергия

Kinetic energy

Value thinks:

В течение всего урока прививать открытость, сотрудничество, уважение.

Cross curricular links:

Связь с математикой.

The use of ICT:

Презентации на интерактивной доске, ресурсы BilimLand

 

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

Organization moment

Good morning, boys and girls. Sit down. I’m glad to see you.

Who is absent today?(…… is/ are absent today)

What date is it today?

·         Нave you got questions about homework? 

Настрой на работу:

Давайте с вами немножко разомнемся и сыграем в игру «Паутинка-разминка».

(учитель читает вопросы ученики отвечают)

·         1. За сколькими зайцами не угонишься? (за двумя)

·         2. Какая лапа собаке ни к чему? (пятая)

·         3. Золотой серп в черном небе? (месяц)

·         4. Сколько букв в английском алфавите? (26)

·         5. Назови последние три буквы алфавита? (э, ю, я)

·         6. Пол твоего соседа по парте? (муж/жен)

·         7. Где проходит сегодняшний урок? (в кабинете физики)

·         8. Какой сегодня месяц? (апрель)

·         9. Какое сегодня число? (…)

Very good! Write the date to day in your copybook.

флипчарт

Актуализация изученных знаний

Work in pairs

Сегодня на уроке мы с вами будем работать в парах.

Деление на пары

На ваших столах лежат буквенное обозначение физических величин, а также единицы их измерения. Объединитесь в пары по данным значениям.

m

кг

υ

м/с

h

м

g

н/кг

F

Н

A

Дж

N

Вт

V

м3

Оценивание сегодня на уроке будет отображать в Листе оценивания (Evaluation List)

Max: 8 баллов

Evaluation List

ФИ__________

Итого

Индивидуальная работа

Задание №1

Работа в паре

Задание №2

Работа в группах

Задание №3

Самооценивание работы на уроке

 

 

 

 

 

 

Задание №1 (индивидуальное

)

Проверка теоретического материала

1.     Заполните таблицу

 

Mechanical work

Power

Обозначение

 

 

 

Единицы измерения

 

 

 

Формула для расчета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дескрипторы:

– Учащиеся знают буквенное обозначение мощности, механической работы.

– Указывают единицы измерения физических величин.

– Записывают формулы для расчета механической работы, мощности через силу и скорость, через работу и время.

Критерии

1     Балл – допущены ошибки в заполнении таблицы.

2 балла – таблица заполнена верно.

ФО: Самооценивание (модульный ответ). Выставление балла в лист оценивания.

 

Задание 2 (работа в паре)

https://bilimland.kz/en/courses/school-subjects/physics/upper-secondary/4-energy/lesson/21-power (7 задание)

Дескрипторы

– Учащиеся рассчитывают механическую работу для 2-х случаев.

– Учащиеся рассчитывают мощность для 2-х случаев.

– Указывают зависимость мощности от времени, механической работы от приложенной силы.

Критерии

1 балл – допущены ошибки в расчетах, неправильно установлена зависимость.

2 балла – не допущено ошибок в расчетах, зависимость установлена верно.

ФО: взаимооценивание между парами

·         Count your points and write down in your evaluation list

·         Подсчитайте баллы и выставьте в лист оценивания.

Выставление в лист оценивания

Презентация ПК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модульный ответ на флипчарте

Brainstorming

Введение в тему урока:

Просмотр видео «ЭКСПО-2017»

Летом 2017 года состоялось особо значимое событие для нашей страны. На территории РК проходила международная выставка, под названием ««ЭКСПО-2017».

Ребята, а чему была посвящена данная выставка? (ответы учащихся)

Энергия будущего

Давайте еще раз вспомним и совершим путешествие по данной выставке.

 

– Из увиденного что вы можете сказать?

– Какие виды энергии вы узнали, просмотрев данное видео?

 

What do you think what topic today we are going to pass?

 

You are right. Today we are speaking about emerge.

Энергия – это физическая величина, характеризующая способность тела совершить работу.

Сегодня на уроке мы с вами будем говорить о механической энергии, а также узнаем о двух из них более подробно.

Давайте посмотрим еще одно видео, из которого вы узнаете название данных энергий.

Определите для себя цель на сегодняшний урок, используя глаголы (озвучивание учащимися)

Узнать – to know

Познакомиться – to learn

Применить – to use

Закрепить – to consolidate

 

 

 

 

 

 

 

 

 

https://twig-bilim.kz/ru/film/forms-of-energy

Work in groups

Образование в группы (объединение по партам).

Задание №3 Работа с учебным материалом.

Read the text and find out new information at page159-160.

Чтобы познакомиться с видами энергии более подробно вам необходимо составить на А-3 кластер и защитить его.

1.    группа: кинетическая энергия

2.    группа: потенциальная энергия

3.    группа: потенциальная энергия упруго деформированной пружины.

Дескрипторы

– умеют работать с новой информацией, выбирая важную информацию;

– записывать обозначение кинетической и потенциальной энергии;

– записывают определения;

– записывают единицы измерения;

– записывают формулу для расчета кинетической энергии и потенциальной, потенциальной энергии упруго деформированной пружины;

– указывают зависимость энергии от физических величин;

– устанавливают сходство и различие двух энергий.

Защита кластера

ФО: комментарии учителя

Критерии оценивания

1-    балл – тема раскрыта, но есть небольшие недочеты.

2-    балла – тема полностью раскрыта.

Выставление в Evaluation List

Первичное закрепление – Фронтальный опрос

–          What letter is for Kinetic energy?

–          Who can tell the units of measurement of Kinetic energy?

–          Write down formulas for speed calculating of Kinetic energy?

–          Write down formulas for mass calculating of Kinetic energy?

–          What letter is for potential energy?

–          Who can tell the units of measurement of potential energy?

–          Write down formulas for mass calculating of potential energy?

–          Write down formulas for height calculating of potential energy?

Гимнастика для глаз

Флипчарт, фломастеры, учебник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Модульный ответ на флипчарте

 

 

 

 

 

 

 

флипчарт

 

Consolidation of new material.

Решение задач

https://itest.kz/ru/exam_test?test_id=509853903 (вопрос 4, 5, 7,8, 10)

Let s work together

Look at the blackboard

Read the statement of the problem.

Решаем задачу №4 (учитель)

Who would like to solve a problem…….

Please….., come to the black board and write a problem

(ученик по желанию)

Остальные решают самостоятельно в тетрадях.

Молодец, садись. Well done. Sit down.

(Good job)

Next problem 8

Next problem 10

Дополнительное задание

№3 https://bilimland. kz/en/courses/school-subjects/physics/lower-secondary/4-energy/lesson/20-kinetic-energy (6b)

Дескрипторы:

–          Записывают формулу для расчета скорости из формулы кинетической энергии.

–          Определяют по симулятору кинетическую энергию.

–          Производят расчет скорости автомобиля.

https://itest.kz/ru/exam_test?test_id=509853903

Подведение итогов урока

Давайте вернемся к цели урока, которую мы с вами поставили в начале.

Как вы думаете, мы достигли ее?

Что мы с вами сегодня изучили?

Работа с Evaluation List

Самооценивание работы на уроке.

1 Балл – работал хорошо, но допускал ошибки.

2 Балла – я все сделал верно, я хорошо работал на уроке.

Выставление Evaluation List

Подсчитайте баллы за урок, выставьте в Evaluation List

Max: 8 баллов

8 (85–100%) – ты супер, но не забудь выполнить домашнее задание.

6–7 (65–84%) баллов – умничка, но обрати внимание на свой ошибки.

4–5 (40–64%) баллов – ты молодец, но необходимо поработать с новой информацией.

 

Reflection

Write down your homework

п Механическая энергия. Потенциальная, кинетическая энергия. – прочитать.

Задание на сайте BilimLand. Ссылка электронный журнал Кунделек – https://bilimland.kz/en/courses/school-subjects/physics/lower-secondary/4-energy/lesson/19-potential-energy (3b)

Дескрипторы

– Преобразовывают формулу потенциальной энергии для расчета высоты.

– Распределяют тела в зависимости от их массы и потенциальной энергии.

Do you like today s lesson?

(ответы учащихся)

За что вы можете похвалить себя за сегодняшний урок?

Тhat for your work

The lesson is over

 

Кинетика • Связь между работой и энергией


Работа Вт , совершаемая внешними силами, действующими на тело, является причиной изменения энергии Δ E тела 48 : Вт

6 Δ

E


Взглянем, например, на толкатель ядра. Он применил силу 1206 Н, чтобы сместить пулю на 0,5 м в направлении броска. Используемая сила была постоянной. Пренебрежем вертикальным перемещением ядра, а значит, и его потенциальной энергией. Представим себе, что вся работа была затрачена на изменение кинетической энергии выстрела. Если мы знаем, что была совершена работа 603 Дж, то изменение кинетической энергии выстрела в месте броска составило 603 Дж. Какова была скорость спуска снаряда массой 7,26 кг в момент броска? ?

Начальная скорость выстрела в момент броска составляла 12,88 м/с, что следует из соотношения между работой и изменением кинетической энергии. Увеличение механической энергии выстрела равно только увеличению его кинетической энергии, так как мы решили пренебречь его потенциальной энергией 49 .

Повышение энергии за счет выполнения работы

В спорте и физических упражнениях нам часто необходимо максимизировать кинетическую энергию данного тела.


Чтобы максимизировать кинетическую энергию человеческого тела или спортивного инвентаря, мы должны приложить максимально возможную силу на максимально возможном расстоянии.


Таким образом, мы можем получить знания о связи между энергией и работой, чтобы улучшить нашу технику в некоторых видах спорта, особенно в легкой атлетике. Из соотношения между импульсом силы и импульсом мы знаем, что для лучшей техники и, следовательно, для увеличения скорости снаряда нам нужно использовать максимально возможную силу в течение как можно более длительного времени. Согласно соотношению между работой и энергией скорость максимизируется за счет наибольшей возможной силы, действующей на максимально возможном расстоянии.

Например, толкатели ядра должны выполнять бросок из круга для толкания ядра в соответствии с правилами, из которых они не должны выходить. Размеры круга для толкания ядра ограничивают возможности толкателей ядра выполнять работу, так как они могут прилагать усилие только на ограниченном расстоянии. Поэтому толкатели ядра часто начинают свой бросок, стоя на одной ноге, согнутой вперед над краем круга для толкания ядра, спиной к направлению броска, чтобы максимально увеличить расстояние, на котором их сила будет действовать на бросок и таким образом, чтобы также максимизировать начальную скорость выстрела в момент броска (рис. 13). Чем большее расстояние, на котором действует сила на выстрел, и возможность задействовать большие группы мышц, таким образом, приводит к более длинным броскам и лучшим результатам.

Совершая работу, мы можем увеличить не только кинетическую, но и потенциальную энергию тела.

Рисунок 13 Начальные фазы толкания ядра, позволяющие максимально увеличить работу, выполняемую во время броска.

Уменьшение энергии при выполнении работы

Связь между энергией и работой также может быть использована для объяснения методов поглощения энергии телом для предотвращения возможных травм спортсменов. Чаще всего это происходит при ловле снарядов, приземлении и т. д., когда совершается отрицательная работа. Мышцы человека также выполняют отрицательную работу, когда наше тело приземляется на землю. Энергия человеческого тела при приземлении просто задана и вызванные ею силы могут привести к травмам, если мы не используем правильную технику приземления. При приземлении важно максимально увеличить расстояние, на котором происходит торможение снаряда. Увеличивая тормозной путь, мы уменьшаем силы удара. Однако мы должны понимать, что увеличение тормозного пути за счет глубокого сгибания коленей, например, не обязательно приводит к уменьшению силы реакции в конкретных суставах. Результирующая сила реакции, действующая на пол, меньше, но, например, в колене момент силы может даже увеличиться по сравнению с приземлением за счет меньшего сгибания коленей и последующего движения назад (Jandačka a Zahradník, 2011).

Для уменьшения силы удара и увеличения тормозного пути мы также используем различные материалы: песок (прыжки в длину), воду (ныряние), кроссовки, боксерские перчатки и т. д.

Закон сохранения механической энергии

Если не выполняется никакая работа на теле следует: изменение кинетической энергии + изменение потенциальной энергии + изменение упругой энергии = 0:


Полная механическая энергия тела постоянна, если на него не действуют внешние силы (кроме силы тяжести).


Этот закон можно использовать при изучении движения снарядов. Например, если предположить, что прыгун с шестом не выполняет никакой работы после отталкивания, его полная механическая энергия в начале прыжка равна его кинетической энергии в конце разбега. Эта кинетическая энергия трансформируется в энергию деформации шеста и впоследствии в увеличение потенциальной энергии спортсмена. Другими словами, чем быстрее бежит прыгун с шестом и чем лучше его шест способен преобразовывать кинетическую энергию в потенциальную за счет энергии деформации, тем выше он прыгает. Часть энергии, конечно, преобразуется в другие виды энергии, например внутреннюю энергию полюса, в результате чего возникает тепло.

Сила

В некоторых видах спорта для достижения успеха недостаточно выполнить большой объем работы, но мы должны выполнить большой объем работы в кратчайшие сроки. В механике такая способность описывается величиной, называемой мощностью 50 .

Средняя мощность описывает количество работы, выполненной за период времени. Математически это можно выразить следующим образом:

, где P — мощность (Вт) 51 , Вт — работа (Дж) a  t – период времени.

Мгновенная мощность — это работа, выполняемая за период времени, приближающийся к нулю.


Мощность измеряет скорость выполнения работы.


Мощность также можно определить как произведение средней силы и средней скорости перемещения тела в направлении этой силы:

где P – средняя мощность (Дж), F – средняя сила (Н), F t – модуль составляющей средней силы в направлении перемещения тела (Н), v — величина средней скорости перемещения тела в направлении действия средней силы (м/с), а v — скорость перемещения (м/с).

Стоит ли размахивать руками при прыжке? Каково оптимальное передаточное число для максимально быстрой езды в данных условиях? Какова оптимальная длина шага, чтобы идти максимально быстро в данных условиях? Чтобы ответить на эти сложные вопросы, нам поможет знание понятия силы, а также определенных качеств мышц.

В сложных движениях человека максимальная выходная механическая мощность достигается примерно при 50 % максимальной силы и скорости данного спортсмена (Jandačka a Vaverka, 2008). Это может означать, что лучшее передаточное число в велоспорте — не верхнее и не нижнее, а где-то между обеими крайностями. Оптимальная длина шага в беге не самая длинная и не самая короткая, а где-то посередине. Лучший выбор передаточного числа, длины шага и т. д. — тот, который позволяет вашим мышцам сокращаться с оптимальной скоростью и оптимальной силой, что приводит к максимальной механической мышечной силе. В сложных двигательных задачах на результирующую мощность влияют не только качества отдельных мышц, но и мышечная координация (Wakeling, Blake a Chan, 2010).

Давайте еще раз посмотрим на тяжелую атлетику, а именно на упражнения в толчке и рывке. Сила, с которой тяжелоатлет воздействует на штангу, и скорость его движения указывают на огромную мышечную силу (около 3200 Вт), но только на очень короткое время. Если бы время движения было больше, смог бы он по-прежнему производить такую ​​огромную мощность? Продолжительность физической активности существенно влияет на способность производить мышечную силу. Спринтеры могут поддерживать мощность в течение относительно короткого периода времени (0-60 с). Силовые показатели бегунов на средние дистанции заметно ниже, чем у спринтеров, поскольку продолжительность их двигательной активности увеличена с одной до семи минут. У марафонцев выходная мощность еще ниже, потому что они бегут от двух до четырех часов. Метаболическая система человека влияет на способность спортсменов производить мощность (рис. 14).

Рисунок 14 Взаимосвязь между метаболической и механической силой и источниками энергии (аэробный метаболизм, анаэробный гликолиз и высокоэнергетические фосфаты) (Knuttgen a Comi, 2003).

48 Например, на работу, выполняемую спортсменом, влияют силы, возникающие при взаимодействии тела спортсмена с окружающей средой. силы тесно связано с понятиями быстрой силы и взрывной силы, используемыми в антропомоторике. Zpět

51 Вт – единица мощности ватт.Zpět

6.4: Теорема о работе-энергии – Физика LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    14469
    • Безграничный (теперь LumenLearning)
    • Безграничный

    Теорема о кинетической энергии и работе-энергии

    Теорема о работе-энергии утверждает, что работа всех сил, действующих на частицу, равна изменению кинетической энергии частицы.

    цели обучения

    • Изложить вывод теоремы работа-энергия

    Теорема о работе и энергии

    Принцип работы и кинетической энергии (также известный как теорема о работе и энергии) утверждает, что работа, совершаемая суммой всех сил, действующих на частицу, равна изменению кинетической энергии частица. Это определение можно распространить на твердые тела, определив работу крутящего момента и кинетической энергии вращения. 92}\]

    где v i и v f — скорости частицы до и после приложения силы, а m — масса частицы.

    Вывод

    Для простоты рассмотрим случай, когда результирующая сила F постоянна как по величине, так и по направлению и параллельна скорости частицы. Частица движется с постоянным ускорением a по прямой. Связь между чистой силой и ускорением определяется уравнением 92}\).

  • Теорему о работе и энергии можно вывести из второго закона Ньютона.
  • Работа переносит энергию из одного места в другое или из одной формы в другую. В более общих системах, чем упомянутая здесь система частиц, работа может изменить потенциальную энергию механического устройства, тепловую энергию в тепловой системе или электрическую энергию в электрическом устройстве.
  • Ключевые термины

    • крутящий момент : вращательное или скручивающее действие силы; (Единица СИ ньютон-метр или Нм; имперская единица фут-фунт или фут-фунт)

    ЛИЦЕНЗИИ И ОТНОШЕНИЯ

    CC ЛИЦЕНЗИОННЫЙ КОНТЕНТ, РАСПРОСТРАНЕННЫЙ РАНЕЕ

    • Курирование и доработка. Предоставлено : Boundless.com. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike

    CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖИМОЕ, ​​КОНКРЕТНОЕ АВТОРСТВО

    • Теорема о работе и энергии. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Work_energy_theorem%23Work-energy_principle . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • крутящий момент. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/torque . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Сунил Кумар Сингх, Работа – Теорема о кинетической энергии. 2 февраля 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.

    Оставить комментарий