科学|搬着重物一动不动,并不做功,为什么还会累?


科学|搬着重物一动不动,并不做功,为什么还会累?
人作为一种生命体 , 在运动的时候会消耗能量 , 而随着运动强度和时间的增加 , 能量供给跟不上 , 人就会感到疲累 。
从物理学上来讲 , 能量的转化与转移是通过做功的方式来实现的 。 那么什么是做功呢?当我们对一个物体施加一个力 , 并且让这个物体在力的方向上发生移动 , 那么便是对物体做功 。 现在问题又来了 , 当一个人搬着重物一动不动 , 或者在平坦的道路上前行 , 表面上看 , 他并没有做功 , 可为什么还会感觉到累呢?
我最早开始思考这个问题的时候是在高一 , 当时正值秋季运动会 , 按照老师的指示 , 我们几个人去学校外面买了两箱水 , 千里迢迢地搬到了看台下面 , 在这里我们碰上了我们的物理老师 , 他从我们的手中接过了水 , 搬上了十几级台阶的看台 。 然后他笑看我们几个汗流浃背的家伙说:“这水算我搬回来的 , 因为只有我做功了 , 你们虽然走得远 , 但没有做功” , 看着我们几个懵在原地的家伙 , 他又补了一句:“想明白了 , 我请全班吃冰棍” 。 和预想的一样 , 冰棍反正是没有吃上 。

科学|搬着重物一动不动,并不做功,为什么还会累?
既然没有使物体沿着力的方向发生移动 , 也就是没有做功 , 为什么还会感到累呢?
现在的我终于弄明白了这个问题 , 遗憾的是已经没有地方去换冰棍了 。 当人搬着重物的时候 , 表面上看起来是一动不动 , 没有做功 , 但实际上有两个力作用在了手中的重物上 。
第一个力来自于我们脚下的地球 , 它对重物施加了一个万有引力 , 方向是向下的 , 此时如果我们放手 , 那么重物会坠落到地上 , 于是引力便会对这个物体做功 。 第二个力就是我们对重物施加的一个向上的力 , 如果没有万有引力的存在 , 那么这个力会促使重物向上移动 , 于是我们便会对这个物体做功 。

科学|搬着重物一动不动,并不做功,为什么还会累?
之所以表面上看起来没有任何力对物体做功 , 是因为我们施加的向上的力和地球的万有引力相互抵消了 , 也就是说此时的合力为零 。
在合力为零的情况下 , 没有任何力对物体实现做功 , 但却有两个力作用于物体之上 , 而人对物体施加的力是需要消耗能量的 , 所以人自然会感到疲累 。 而在人搬着重物移动的时候 , 虽然向上的力没有对重物做功 , 但存在着另外一个向前移动的力对重物做了功 , 可见我们当时被物理老师绕懵了 , 实际上我们不仅出了力 , 而且还做了功 。
现在我们还可以回过头来深入剖析一下这个问题 , 当我们搬着重物一动不动的时候 , 我们真的就没有对这个物体做功吗?其实并不是 。

科学|搬着重物一动不动,并不做功,为什么还会累?
当一个人搬着一个重物一动不动的时候 , 没有做功只是一个表面的现象 , 本质上其实是做功的 。
想一想 , 我们为什么能够搬着这个物体呢?是因为我们对这个物体施加了力 。 那么我们又是如何对这个物体施加力的呢?是通过我们的肌肉系统 。 那么我们的肌肉系统又是如何来施加力的呢?是通过运动 。 我们的肌肉是由两种不同的肌丝所组成的 , 一个是由肌球蛋白构成的粗肌丝 , 另一个则是由肌动蛋白构成的细肌丝 。
在没有发力 , 也就是肌肉松弛的情况之下 , 由肌球蛋白构成的粗肌丝和由肌动蛋白构成的细肌丝是相互分离的 , 而一旦我们开始发力 , 两股肌丝就会合并在一起 , 此时我们就会感觉到肌肉的收缩 。 而肌肉的收缩本质上是肌丝运动的结果 , 具体一点来说就是细肌丝在粗肌丝上滑动 。

科学|搬着重物一动不动,并不做功,为什么还会累?
我们用力的大小本质上就取决于细肌丝在粗肌丝上的滑动速度 , 滑动的速度越快 , 输出的力量就越大 。
那么细肌丝为什么能够滑动呢?那么细肌丝为什么会滑动呢?是由于粗肌丝上的“横桥”拨动所导致的 , 也就是说横桥拨动的速度越快 , 细肌丝滑动的速度就越快 , 输出的力就越大 。
【科学|搬着重物一动不动,并不做功,为什么还会累?】当我们搬着重物的时候 , 表面上看起来一动不动 , 没有做功 , 但实际上我们对重物施加了一个向上的力 , 而为了施加这个力 , 我们手臂粗肌丝上的横桥一直在快速拨动细肌丝 , 换一种说法就是横桥一直在对细肌丝做功 。 所以说当一个人搬着重物一动不动的时候 , 表面上看起来没有做功 , 但身体内部却是在不停的做功 。 如果你的物理老师也向你提出类似的问题 , 记得和他要冰棍 。