Енергія в спринті на 100 м - Хімія LibreTexts

  • Автор: Ед Вітц, Джон В. Мур, Джастін Шорб, Ксав'є Прат-Ресіна, Тім Вендорф та Адам Ган
  • ChemPRIME у Цифровій бібліотеці з хімічної освіти (ChemEd DL)

Зазвичай енергія визначається як здатність виконувати роботу. Наприклад, коли Усіан Болт встановив світовий рекорд 9,58 с у спринті на 100 м (Берлін, 2009), він використовував енергію, щоб розігнати масу тіла до 86 кг (190 фунтів) до своєї максимальної швидкості близько 12 м/с ( близько 27 миль/год) приблизно на позначці 65 м. Це про найшвидшу швидкість бігу, яку досягли Болт, Моріс Грін та Донован Бейлі (1996). Рекордний час марафону становить близько 2 годин, 5 хвилин (близько 12,77 миль/год), а миль - близько 4 хвилин (15 миль/год).

спринті

Задіяні енергії дивують, коли ми детально розглянемо їх нижче.

Кінетична енергія

Кінетична енергія - це енергія, зумовлена ​​рухом, і представлена Ек. Для птаха, що рухається по прямій, кінетична енергія дорівнює половині добутку маси і квадрата швидкості:

  • \ (m \) - маса предмета в кг
  • \ (u \) - швидкість об'єкта в м/с

Приклад \ (\ PageIndex \): Кінетична енергія Юсейн Болта

Обчисліть кінетичну енергію Юсейна Болта при його максимальній швидкості 12 миль на годину -1, якщо він важить 86 кг.

\ (\ великий E_ = \ frac m u ^ = \ frac \ раз 86 \ text < kg>\ раз (12 \ текст < m>\ текст< s>^) ^ = 6192 \ текст< kg>\ текст< m>^ \ текст< s>^ \)

Збір одиниць кг м 2 с –2 отримав назву Джоуль в системі SI після Джеймса Джоуля (див. нижче). Іншими словами, одиниці вимірювання енергії отримують з базових одиниць СІ: кілограм маси, метр довжини та секунди часу. Кількість тепла або будь-якої іншої форми енергії може бути виражена в квадратних кілограмах метра за секунду у квадраті.

Калорії

У повсякденному житті ми часто вимірюємо енергію в калоріях і співвідносимо їх із енергією їжі. Раніше калорію визначали як енергію, необхідну для підвищення температури одного грама води з 14,5 ° С до 15,5 ° С, але зараз вона визначається як рівно 4,184 Дж. Величина "С" у харчовій калорії вказує, що це справді кілокалорій (1000 калорій = 1 калорія). Ми знаємо, що калорії їжі нагрівають наше тіло і дозволяють нам робити корисну роботу (і, можливо, набирати вагу), і ми побачимо, як вони вимірюються та споживаються, у наступних розділах.

Енергія в калоріях завдяки швидкості Болта дорівнює \ (\ text \ times \ frac >> \ times \ frac >> = \ text \)

Отже, 86-кілограмове тіло має дуже мало енергії на 27 миль/год. Чому це, здається, використовує стільки енергії, щоб бігти так швидко? Фізіологічний. і фізики. деталі широко вивчені. [1]