Если кто-то делает болгарский присед с отягощением и сохраняет высоту веса статической, выполняет ли его нога такой же объем работы?

Итак, вот мой ответ, я разделю его на две части, первая из которых, вероятно, на самом деле не имеет отношения к сути вопроса, а просто включена для обсуждения.  

1. С теоретической точки зрения (физическое определение работы)

Я не согласен с утверждениями Джозефа. Я должен упомянуть, что я на самом деле не уверен! Возможно, Джозеф прав, а я ошибаюсь, но я привожу сюда свои аргументы ради обсуждения. На картинке ниже очень схематично изображено «приседание» в том, что вы описываете.

В обычном варианте поднимаются как центр масс (ЦМ) человека, так и вес. Давайте позвоним$\Delta h$расстояние, пройденное грузом, и вы действительно получаете, что работа, которая была совершена над грузом во время его перемещения, чтобы поднять его, была$W_{person->weight}=-mg\Delta h$где знак минус - это просто термодинамическое соглашение, указывающее, что вес получил эту энергию. По закону сохранения энергии в системе (вес+человек)

$W_{ weight-> person }=- W_{person->weight}=mg\Delta h$

где положительный знак указывает на то, что человек израсходовал это количество энергии, чтобы поднять вес. Теперь вы видите, куда я иду. Во втором случае высота груза постоянна. Это означает, что общая работа$W_{person->weight}$выполненное во время движения равно нулю. Обратно, работа, совершаемая весом на оттяжке, также равна нулю. Общий объем физической работы из-за веса в этом случае равен нулю (хотя работа, необходимая для перемещения этой попы, также известной как COM, остается неизменной).

РЕДАКТИРОВАТЬ: хотя я изо всех сил пытаюсь сформулировать это правильно, общая нулевая работа может быть разделена на равную и противоположную работу ног и рук. При приседании ноги получают работу от веса (вес давит в направлении движения ног), в то время как руки работают от веса. При приседании все наоборот (руки получают работу, а ноги работают). Следовательно, это привело бы к заключению, что и ноги, и руки совершают механическую работу с весом попеременно.  

2. С точки зрения здравомыслящего человека

На самом деле определение «работы» для физика не то же самое, что и для фитнес-парня. Кто думал, что физики не разбираются в фитнесе? Действительно, допустим, вы просто поднимаете штангу над головой и держите ее там десять минут. Проходящий мимо физик с ухмылкой скажет вам, что за эти 10 минут над этой стационарной системой не было совершено никакой работы. Вы будете умолять не согласиться, пока будете потеть и кряхтеть, и изо всех сил стараетесь не напрягаться, пока физик продолжает заниматься физикой, так как вы очень чувствуете работу в своих руках. Это связано с тем, что требуется энергия, чтобы сокращать мышцы и удерживать их в сокращенном состоянии, чтобы удерживать вес на месте, хотя на самом деле никакой «механической работы» не выполняется.

(что еще хуже, если вы приседаете, механическая работа как бы подразумевает, что вес помогает этому движению, когда ясно, что это сложнее сделать с весом, потому что вы должны контролировать спуск. Точно так же, как это может быть очень на практике утомительно спускаться по очень крутому склону, хотя сила тяжести теоретически помогает вам спускаться).

Короче говоря, механическое определение работы почти бесполезно, когда дело доходит до оценки того, сколько на самом деле будут «работать» ваши мышцы. Я подозреваю, что наличие веса действительно усложнит упражнение во втором случае, поскольку мышцы ваших рук и ног должны выдерживать вес, но я не могу дать удовлетворительного ответа на вопрос, как это усилие распределяется между руками. и ноги. Я думаю, попробовать и посмотреть, как он себя чувствует по сравнению с обычной версией, не самый плохой вариант;)

Если я понимаю, о чем вы говорите, то да, если расстояние, на которое его руки перемещают вес, такое же, как расстояние, на которое его перемещают ноги.

Во втором случае его руки совершают движение вверх-вниз. Проделанная работа теперь перекладывается на его руки, тогда как изначально эта работа выполнялась исключительно ногами*.

В обоих случаях полная работа

* Это ни в коем случае не является строгим, и во втором случае может быть работа, выполняемая также ногами, хотя я думаю, что подавляющее большинство выполняется системой веса руки. Опять же, кто-то сведущий в биомеханике может дать более строгое объяснение. Где ты? :)

Вот моя попытка. Общая работа, совершаемая во втором случае, такая же, как и в первом, за вычетом работы, совершаемой движущимися руками под действием силы тяжести.$m_{weight}gh$, но работа, совершаемая ногой, одинакова. Это потому, что ноге все равно, что делают руки, она по-прежнему выполняет ту же работу в системе «тело-гантель», просто теперь руки позволяют внешней силе снизить вес относительно человека.

Вы также можете держать гантель как можно выше в начале повторения, а затем опускать ее как можно ниже, когда нога полностью выпрямлена. В этом случае работа силы тяжести по модулю выше, чем$m_{weight}gh$, и поэтому общая работа, проделанная с весом, будет отрицательной, но я не понимаю, почему это изменит объем работы, выполняемой ногой, или «усилие», необходимое для выполнения упражнения.