Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Lavoro e Gravità

Se per salire una fune devo svolgere un lavoro x, nel discenderla devo 
svolgerne una pari quantità o inferiore ( e di quanto)?
Grazie
EF 

 EF
-- 
Ciao!
Andrew McBlues
msn: mcblues78 at 
people.it


Vero; però, se lasciassi fare alla forza di gravità, mi sfracellerei al 
suolo:-)
In ogni caso, ion discesa, devo sostentarmi, con una forza leggermente 
inferiore a quella di gravità, altrimenti resterei fermo sulla fune. Quindi, 
nel mio immaginario, un lavoro devo compierlo ugualmente.
O sbaglio?
Grazie ancora
EF

 O sbaglio?
Ni. I tuoi muscoli effettivamente consumano energia (chimica). Lo 
consumerebbero anche se tu ti mantenessi fermo, a forza di braccia, ad 
una medesima altezza. E' il "lavoro" necessario a mantenere una 
contrazione isometrica, che non compie alcun lavoro utile, ma viene 
disperso tutto in calore. Pero' e' un lavoro utile a far sviluppare il 
muscolo: contrazioni isometriche fanno parte di tutti gli esercizi di 
body building. E' lo stesso tipo di lavoro che compie un elicottero per 
restare fermo a mezz'aria: deve consumare energia semplicemente per 
spostare masse d'aria e creare le pressioni e depressioni che gli 
assicurano il sostentamento.
Se scendi rapidamente, a parte il lavoro che fai tu per far cambiare 
alle mani il punto di presa, il lavoro lo fa la forza di gravita' che fa 
abbassare la tua massa. I muscoli (che si estendono) si limitano ad 
assorbirlo e disperderlo in calore. Con lo stesso meccanismo, un 
elicottero e' in grado di scendere anche a motore spento. L'unica 
energia che consumano i tuoi muscoli va nelle contrazioni necessarie ad 
opporsi all'accelerazione che ti porterebbe in caduta libera, e quindi a 
regolare la velocita' di discesa. Anche questa si disperde in calore.
Se scendi *molto* lentamente, l'energia che consumano i tuoi muscoli 
puo' essere superiore a quella che consumano per mantenerti fermo: 
infatti, per ottenere la precisione nel movimento di discesa, non ti 
basta modulare la contrazione dei muscoli che ti sostengono, devi 
contrarre anche i loro muscoli antagonisti. Doppia fatica.
Per salire, infine, devi comunque fornire ai tuoi muscoli *anche* 
l'energia che ti ritroverai come energia potenziale una volta in alto. 
Per cui in salita il consumo d'energia e' massimo. Anche per l'elicottero.
--
TRu-TS

 l'elicottero.
Vero, ma tutti questi discorsi secondo me non colgono il punto.
Il punto essenziale (dal punto di vista della meccanica) e' che quando
si parla di forza, lavoro e compagnia bella bisogna definire con molta
chiarezza qual e' il sistema di cui si parla, quali sono le forze,
dove sono applicate, ecc.
Cominciamo col notare un apparente paradosso: se il sistema e'
l'intero corpo dell'uomo, le forze esterne agenti sono due:
a) la gravita'
b) l'attrito tra mani e fune.
La forza b) *non fa mai lavoro*, perche' i punto di applicazione e'
sempre fermo.
La forza a) fa lavoro negativo nella salita, positivo nella discesa,
nullo se l'uomo sta fermo.
Allora il lvoro "svolto" dall'uomo, per usare il linguaggio di EF (che
non sono io :-) ) da dove viene? Come puo' esserci?
La risposta e' che nel calcolo del lavoro meccanico non contano solo
le forze *esterne*, ma anche quelle interne.
Se schematizziamo i bicipiti con delle molle che collegano le ossa del
braccio e dell'avambraccio, osserviamo che durante la salita queste
molle si accorciano e quindi fanno lavoro positivo; l'opposto durante
la discesa.
Di qui il paradosso piu' profondo, a cui ha in parte risposto Tommaso:
l schematizzazione come molle e' del tutto inadeguata, perche' tenere
un muscolo in tensione richiede comunque energia.
Pero' dare un'interpretazione meccanica di cio' richiede di penetrare
piu' a fondo nel meccanismo della contrazione muscolare, con le
molecole di actina e miosina che scorrono le une sulle altre, si
agganciano e si sganciano ... troppo complicato per descriverlo qui (e
senza figure...).
Ne ho parlato qualche anno fa in una puntata della mia "Candela": chi
sia curioso la trova in
http://www.df.unipi.it/~fabri/sagredo/candela/candel35.pdf
Qui posso solo dire che a questo livello la "pura" meccanica non basta
piu': entrano in ballo considerazioni micrscopico/statistiche...
Per finire: dal punto di vista della meccanica macroscopica la
velocita' di salita e di discesa non dovrebbero entrarci un bel
niente, perche' per un moto a velocita' costante comunque non occorre
forza...
Pero' di certo nessuno sale e scende una corda a velocita' costante:
procede sempre "a scatti", e le accelerazioni e frenate consumano
energia.
Gia', amche le frenate: perche'?
 
-- 
Elio Fabri
No al regime clerico-berlusconiano!

 contrarre anche i loro muscoli antagonisti.
Sicuro?
-- 
Giacomo "Gwilbor" Boschi
http://gwilbor.splinder.com/

 Sicuro?
Cosi' mi dicono i fisiologi, per esempio:
http://books.google.it/books?id=YoD2Uu7oP_UC&pg=PA75&lpg=PA75&dq=muscoli+antagonisti+precisione&source=web&ots=UwUnjbFGo0&sig=j5ZXsvj3MBthc5Bq3Bhjx3J_0bA&hl=it&ei=FIWaSbbYIoTa0AWJtOWuAg&sa=X&oi=book_result&resnum=5&ct=result
(pg 75)
http://books.google.it/books?id=P0_h5d1f4OEC&pg=PP191&lpg=PP191&dq=muscoli+antagonisti+precisione&source=bl&ots=hPbWwen2J9&sig=fseGHD43h6mNrK4GEnj6gNPCh7w&hl=it&ei=FIWaSbbYIoTa0AWJtOWuAg&sa=X&oi=book_result&resnum=8&ct=result
(pg 182)
Comunque, se ti concentri sulla fatica che fai per alzare un oggetto da terra 
sul piano di un tavolo e la confronti con quella necessaria ad alzarlo per 
infilarlo di misura in una nicchia a parete, la contrazione di entrambi la puoi 
"sentire" in propriocezione.
Il gioco agonista/antagonista dei muscoli della mano e' ancor piu' facile 
percepirlo: basta cercare di infilare un filo nella cruna di un ago.
--
TRu-TS

 percepirlo: basta cercare di infilare un filo nella cruna di un ago.
Io sento che l'indice preme contro il pollice, non si tratta di muscoli
antagonisti ma semplicemente di tenere una presa salda su un oggetto che
offre una scarsa superficie di contatto. I movimenti del polso e del
gomito al contrario non li sento frenati.
Comunque capisco sì che i muscoli antagonisti possano attivarsi in
contemporanea, ma mi sembra strano che questo si applichi anche alla
discesa nella corda, dove già è richiesta una grande forza per
contrastare il peso e quindi non vedo come possa il muscolo che frena
trovare il "surplus" di forza necessario per controbilanciare anche
l'antagonista.
