Почему устает неподвижная рука?

[mask-13.livejournal.com]

Меня давно мучает такой вопрос:
Если взять тяжелый предмет и держать его на вытянутой руке (так чтобы рука была параллельна полу), то рука через некоторое время устанет. Почему она устает? Ведь рука неподвижна, а значит, не совершает работы и не тратит энергии.

Upd. Поясню, что конкретно мне непонятно.
Да, на руку действует сила тяжести, и мышцы прикладывают равную силу в обратном направлении, чтоыб рука не упала. Как посчитать энергетические затраты?
Нужно силу умножить на пройденный рукой путь:

A = F*s

s = 0 , т.к. рука неподвижна. Следовательно и A = 0 Дж;

Аналогично, развиваемая моей рукой мощность равна 0:

P = mg * 0 км/ч = 0

Так почему рука устает, если энергия не тратится?

Comments

[l-havelock.livejournal.com]

Потому что рука преодолевает силу притяжения, которая тянет её к полу. Для уравновешивания этой силы нужна такая же. Третий закон Ньютона.

[spax555.livejournal.com]

Рука неподвижна, но трицепс при нагрузке, вот мышца и устает.

[volho.livejournal.com]

совершает она работу - преодолевает земное притяжение
ваш кэп )

[art-kom.livejournal.com]

Рука не есть некое литое изделие. Состоит из костей, суставов, мышц. Когда держишь вытянутой руку, тем более с предметом напрягается определенная группа мышц, т.е. мозг дает команду мышцам на сокращение, затрачивается энергия. Вот они и устают...

[5trovi4.livejournal.com]

ляжь на лавку и свесь руку с предметом вниз, перпендикулярно полу. рука перестанет уставать опять же не делая никакой работы. Это магийа!

[plumbumz.livejournal.com]

погуглите изометрия
рука имеет свой вес, который нужно уденрживать параллельно поллу

[mask-13.livejournal.com]

Работа силы равна силе умноженной на пройденный путь:

A = F*s

s = 0 м, а значит А = 0 Дж.

[bar-do.livejournal.com]

а распределяемая от этого предмета нагрузка и собственный вес руки божественным промыслом исчезают?

[sublieutenant.livejournal.com]

В этом случае нагрузка не динамическая, а статичная. Чтобы удерживать тело в вертикальном положении тоже надо применять силу.

[gouen.livejournal.com]

Как минимум рука не неподвижна - микроколебания вверх-вниз сумарно создают эту работу.

P.S. в половине комментов почему-то отождествляется работа в её "обыденном" понимании с физическим термином.

[d-v-temnote.livejournal.com]

че-то сегодня школота поперла, али мне кажется?
ну вопросы точно на этом уровне.

[radolini.livejournal.com]

Как-то все приняли за аксиому, что руке, чтобы устать, нужно совершать работу...

[mask-13.livejournal.com]

т.е. если добиться того, чтобы рука не тряслась, можно держать ее неподвижно сколь угодно долго?

[follen-engell.livejournal.com]

Усталость есть понятие не механическое, а биологическое - пережимаются капилляры и сосуды, растягиваются сухожилия, напрягаются мышцы руки и корпуса (т.к. смещение центра тяжести требует дополнительных затрат на стабилизацию положения тела). Проще говоря, тело подает сигналы о наличии дискомфорта.

[gouen.livejournal.com]

Нет, но работа в её классическом понимании выполняться уже не будет.

[shuster.livejournal.com]

Не такой простой вопрос, как всем кажется на первый взгляд :)

Я бы дал такое объяснение: предположим, что вместо мышцы у нас гидроцилиндр. Закачал рабочую жидкость, поршень выдвинулся, удерживает руку. В идеальном случае дальше энергию тратить не нужно, система статична и стабильна. Но наш гипотетический гидроцилиндр не идеален - рабочая жидкость вытекает, поршень постепенно возвращается на место. Чтобы рука не опустилась, нужно постоянно подкачивать рабочую жидкость под давлением - и на это затрачивать энергию.

С мышцей примерно та же картина. В основе сокращения мышечного волокна лежит химический процесс и лишь какая-то часть энергии тратится непосредственно на сокращение (механическую работу). Граздо бОльшая часть расходуется на выделение тепла. Чтобы мышца оставалась в сокращенном состоянии нужно постоянно затрачивать энергию, которая будет в основном тратиться на нагрев и отводиться в окружающую среду.

Так что ответ - в основном потому, что КПД мышцы значительно менее 100% (согласно википедии - 50%)

[eterevsky.livejournal.com]

То есть вы имеете в виду, что рука устаёт, но энергия не тратится?

[mevamevo.livejournal.com]

Даже в совершенно неподвижном теле постоянно расходуется энергия. Львиная её доля уходит на поддержание различной концентрации некоторых "основных" ионов (калий, натрий, кальций, хлор) внутри каждой клетки организма и за её мембраной. Для этого существуют специальные ионные насосы - даже в покое они постоянно перекачивают ионы против осмоса и диффузии: одни ионы идут в клетку, другие - из клетки, на что и уходит энергия.

Распространение нервного импульса и уж тем более мышечное сокращение - это процессы, связанные с ещё более активной "прокачкой" различных ионов через клеточную мембрану. Так что энергия расходуется именно на "разгон ионов". Когда энергетический материал в тканях начинает истощаться, это субъективно воспринимается как усталось.

К слову, в подавляющем большинстве случаев статическая нагрузка является даже более утомительной, чем динамическая (то есть, проще поднимать и опускать груз, чем постоянно держать его на одном уровне). Это связано с тем, что при динамической нагрузке различные группы мышц работают попеременно, к тому же, при постоянных "больших" сокращениях улучшается кровоснабжение и, следовательно, улучшается доставка как кислорода, так и питательных веществ к каждой отдельной клетке. При статической нагрузке мышцы (как агонисты, так и антагонисты) находятся в "спёртом" состоянии, что усложняет метаболизм и усугубляет утомление.

[besuhoff.livejournal.com]

в потенциальном поле работа по замкнутому контуру равна нулю. это можно считать тривиальным случаем такой работы.

[volho.livejournal.com]

чаво ????

[besuhoff.livejournal.com]

не помню, чтобы про такое в школе рассказывали.

[chlorian.livejournal.com]

Кэп, а какую работу в джоулях по преодолению притяжения совершает стол, на котором неделю лежит пудовая гиря? А две недели?

[zeus-x.livejournal.com]

Переходите от школьной физики к сопромату. Простейшая задача с балкой у который один конец защемленный, а второй свободен.

[chlorian.livejournal.com]

Вопрос далеко не глуп.

[besuhoff.livejournal.com]

В физике [...] условие потенциальности силового поля можно представить как требование равенства нулю работы при перемещении частицы, на которую действует поле, по замкнутому контуру. [...] Например, потенциальными являются статическое электрическое поле, а также гравитационное поле в ньютоновой теории гравитации. (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5)

чаво неясново-то.