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Nachricht |
Gajeryis
Anmeldungsdatum: 08.10.2009
Beiträge: 194
Wohnort: CH - Bern
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 Gajeryis Verfasst am: 19. Okt 2009 21:59 Titel: Physikalische und Biologische Arbeit |
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Moinsen zusammen!
Ich möchte hier eine nicht ganz so physikalische Frage stellen. Es darf durchaus auch spekuliert werden, wer aber Fakten kennt, darf diese gerne hervorbringen.
Wer im Mechanik-Forum etwa mal reinschaut, kommt immer wieder mit dem Begriff der physikalischen Arbeit in Berührung. Wie wohl die meisten Wissen, ist ja Arbeit Kraft mal Weg. Aber dummerweise vektoriell gerechnet. Sprich, beim unbewegten Hochhalten einer Hantel verrichtet der Gewichtsheber keine physikalische Arbeit. Trotzdem wissen wir alle, wie anstrengend es ist, einen schweren Gegenstand zu tragen, auch ohne ihn zu bewegen. Je mehr wir leisten, desto eher kriegen wir Hunger. Also muss Energie umgesetzt werden.
Weshalb werden unsere Muskeln müde, obwohl keine Energieveränderung der Hantel stattfindet?
Wie könnte man die vom Körper verbrauchte Energie (Arbeit!) rechnen, wenn nicht mit F*s (da s=0)?
Weshalb ist die Definition der physikalischen Arbeit derart ungleich unserem umgangssprachlichen Begriff der Arbeit?
Wenn jemand einen Biologen kennt, der sich in Motorik oder organischer Prozesse etwas auskennt, darf diesen gerne auch hier rein einladen. 
Die Diskussionsrunde ist eröffnet.  |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 19. Okt 2009 22:58 Titel: |
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Ich würde hier nicht von "physikalischer", sondern mechanischer Arbeit sprechen, dessen Gegenstand ein punktförmiges System ist. Es wird also bewußt das Innenleben ausgeklammert. Bei dessen "Öffnung" wird man wieder auf physikalisch / energetische Vorgänge stoßen. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 20. Okt 2009 03:05 Titel: Re: Physikalische und Biologische Arbeit |
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| Gajeryis hat Folgendes geschrieben: |
Weshalb werden unsere Muskeln müde, obwohl keine Energieveränderung der Hantel stattfindet?
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Das liegt schlicht und einfach an der Funktionsweise der Muskeln. Die Armmuskeln benötigen nicht nur dann eine Energiezufuhr, wenn der Arm Arbeit verrichtet, sondern auch dann, wenn die Muskeln zum Beispiel nur angespannt werden, ohne dass sich der Arm bewegt, zum Beispiel wenn die Muskeln eine Kraft erzeugen, um etwas zu halten.
Wie weit kannst du dich noch an das erinnern, was du im Biounterricht in der Schule gelernt hast, und inwieweit hast du dich schon aktuell in die Details zur Funktionsweise von Muskeln eingelesen, Gajeryis? Sind dir zum Beispiel Muskelfasern, Actin, Myosin, ATP (Adenosintriphosphat), Acetylcholin, Häufigkeit der Erregungen pro Sekunde, Dauerverkürzung, schon ein Begriff? Helfen dir Links wie
http://www.dechemax.de/frage03_06.html
http://diepresse.com/home/techscience/wissenschaft/380513/index.do
schon ein bisschen weiter, oder möchtest du lieber zur Vertiefung nochmal in deinem Bio-Schulbuch nachschauen?
| Zitat: |
Wie könnte man die vom Körper verbrauchte Energie (Arbeit!) rechnen, wenn nicht mit F*s (da s=0)?
Weshalb ist die Definition der physikalischen Arbeit derart ungleich unserem umgangssprachlichen Begriff der Arbeit?
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Vorsicht, ich glaube, da wirfst du die Begriffe Energie und Arbeit zu schnell in einen Topf. Auch umgangsprachlich gibt es da einen Unterschied, zum Beispiel ist "sich anstrengen" (Energie aufwenden) nicht immer gleichbedeutend damit, dass auch tatsächlich "gearbeitet" (Arbeit verrichtet) wird, das kennst du sicher auch im umgangssprachlichen und übertragenen Sinn.
Und aus der Physik weißt du sicher, dass Energie in den verschiedensten Formen vorliegen kann (kinetische Energie, Wärmeenergie, chemisch gebundene Energie, ...). Zum Beispiel wird die Energie, die man in eine Maschine hineinsteckt, meist zu einem Teil in kinetische Energie umgewandelt (und damit zum Verrichten von Arbeit genutzt), während ein anderer Teil dieser Energie in Form von Wärmeenergie verlorengeht (Reibungsverluste, Abwärme, ...).
Und natürlich führt das Anspannen von Muskeln nicht immer nur zum Verrichten von Arbeit, sondern immer auch teilweise zur Erzeugung von Wärmeenergie (wenns kalt ist, zittern die Muskeln, um Wärme zu erzeugen; wenn man Sport macht, werden die Muskeln warm, nicht umsonst spricht man zum Beispiel vom Warmlaufen oder Warmmachen).
Vielleicht gefällt dir das anschauliche Bild von Muskeln, die beim Aufbringen einer Haltekraft zittern, und dabei zum einen während der mechanischen Hin- und Herbewegung der ineinandergreifenden Muskelfasern, die wohl nicht ganz ohne Reibungsverluste abgehen dürfte, Wärmeenergie erzeugen, und zum anderen bei der Hin- und Her-Zitterbewegung durchaus jeweils einen kleinen Weg zurücklegen, entlang dessen die ausgeübte Kraft Arbeit verrichtet. Ich vermute, dieses Bild dürfte den tatsächlichen Erklärungen dafür, warum ein Muskel auch ohne äußere Armbewegung Energie benötigen und verbrauchen kann, schon sehr nahe kommen.
Der Energieverbrauch eines Muskels für das Aufbringen einer Haltekraft dürfte zum Beispiel davon abhängen, wie groß der Muskel ist, wie er aufgebaut ist (zum Beispiel je nach Myosinkettentyp, siehe zweiter Link oben) und welche Kraft er ausübt. Messen lässt sich dieser Energieverbrauch sicher durch die Anzahl der Energielieferanten-Moleküle (wie ATP), die der Muskel dabei aufnimmt. |
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StudentT
Anmeldungsdatum: 02.03.2009
Beiträge: 148
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| StudentT Verfasst am: 20. Okt 2009 10:47 Titel: |
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Hallo,
noch eine kleine Ergänzung zum bereits Gesagten. Messen kann man die vom Körper umgesetzte Energie durch Messung der Zusammensetzung der Atemluft. Damit weiß man dann, wieviel Sauerstoff benötigt wurde und kann damit berechnen, wieviel Energie umgesetzt wird. Das kann man dann mit dem Energieumsatz bei Ruhepuls vergleichen.
Gruß
Markus |
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