Energia în 100 m Sprint - ChemTime LibreTexts

  • Contribuție de Ed Vitz, John W. Moore, Justin Shorb, Xavier Prat-Resina, Tim Wendorff și Adam Hahn
  • ChemPRIME la Biblioteca digitală de educație chimică (ChemEd DL)

Energia este de obicei definită ca fiind capacitatea de a face muncă. De exemplu, când Usian Bolt a stabilit recordul mondial de 9,58 s în sprintul de 100 m (Berlin, 2009), a folosit energie pentru a-și accelera masa corporală de 86 kg (190 lb) la viteza maximă de aproximativ 12 m/s ( aproximativ 27 mph) la aproximativ 65 m. Este vorba despre cea mai rapidă viteză de rulare, realizată de Bolt, Maurice Greene și Donovan Bailey (1996). Timpul record al maratonului este de aproximativ 2 ore, 5 minute (aproximativ 12,77 mph) și timp de mile în jur de 4 minute (15 mph).

text text

Energiile implicate sunt surprinzătoare atunci când le privim în detaliu mai jos.

Energie kinetică

Energie kinetică este energie datorată mișcării și este reprezentată de Ek. Pentru pasărea care se deplasează în linie dreaptă, energia cinetică este jumătate din produsul masei și al pătratului vitezei:

  • \ (m \) este masa obiectului în kg
  • \ (u \) este viteza obiectului în m/s

Exemplu \ (\ PageIndex \): Energia cinetică a lui Usain Bolt

Calculați energia cinetică a lui Usain Bolt la viteza sa maximă de 27 mph (12 m s –1) dacă cântărește 86 kg.

\ (\ large E_ = \ frac m u ^ = \ frac \ times 86 \ text < kg>\ times (12 \ text < m>\ text< s>^) ^ = 6192 \ text< kg>\ text< m>^ \ text< s>^ \)

Colecția de unități kg m 2 s –2 primește denumirea Joule în sistemul SI după James Joule (vezi mai jos). Cu alte cuvinte, unitățile pentru energie sunt derivate din unitățile de bază SI kilogram pentru masă, metru pentru lungime și secundă pentru timp. O cantitate de căldură sau orice altă formă de energie poate fi exprimată în kilogram metru pătrat pe secundă pătrat.

Calorii

În viața de zi cu zi, măsurăm adesea energia în calorii și o raportăm la energiile alimentare. Caloria a fost definită ca energia necesară pentru a crește temperatura unui gram de apă de la 14,5 ° C la 15,5 ° C, dar acum este definită exact ca 4.184 J. „C” capitală în alimente Calorie indică faptul că aceasta este într-adevăr kilocalorii (1000 calorii = 1 Calorie). Știm că caloriile alimentare ne încălzesc corpul și ne permit să facem o muncă utilă (și poate să ne îngrășăm) și vom vedea cum sunt măsurate și consumate în următoarele secțiuni.

Energia din calorii datorată doar vitezei lui Bolt este \ (\ text \ times \ frac >> \ times \ frac >> = \ text \)

Deci, un corp de 86 kg are foarte puțină energie la 27 mph. De ce pare să folosească atâta energie pentru a rula atât de repede? Fiziologic. și fizică. detaliile au fost studiate pe larg. [1]