Trabajo realizado al comer una galleta: una aplicación interesante de la física en la vida cotidiana

En este artículo, haremos una pregunta interesante sobre el trabajo teórico realizado al comer una galleta. Aplicaremos los conceptos básicos de la física para responderlos. Veremos que la respuesta predicha por la física varía considerablemente de lo que experimentamos en nuestra vida diaria. En realidad, sin embargo, las dos respuestas no son muy diferentes. Solo necesitamos cambiar nuestra perspectiva para ver que son esencialmente lo mismo.

Pregunta: ¿Cuánto trabajo lleva consumir una galleta de 27 gramos, si se puede comer en 6 bocados y la distancia de la mano a la boca es de 24 centímetros? La galleta se lleva a la boca en un ángulo de 45 ° y se coloca después de cada bocado. Supongamos que cada bocado de galleta tiene la misma masa. (Si necesita comer una galleta para visualizar mejor este problema, ¡no dude en hacerlo!)

Respuesta: Suponiendo que lentamente movemos la galleta hacia nuestra boca, la fuerza aplicada por nuestra mano debe ser igual al peso de la galleta. Ya sea que lo levantemos o lo movamos, la fuerza aplicada a la mano siempre es hacia arriba para contrarrestar el peso de la galleta. Cuando subimos, el trabajo de nuestra mano es positivo porque la fuerza aplicada y el movimiento van en la misma dirección.

Cuando descendemos, el trabajo realizado por nuestra mano es negativo porque la fuerza aplicada a la mano y el movimiento de la galleta están en reversa. Entonces podemos decir que si movemos la galleta en nuestra boca por primera vez; Hemos elevado una masa de m * 1 = 27 gramos a una altura de h = 24 cm * sen 45 = 17 cm (aproximadamente). Nuestra mordida fue solo 27/6 = 4.5 gramos. El m2 restante = 27-4.5 = 22.5 gramos, por lo tanto, se ha movido hacia abajo. Entonces, en este primer viaje de movimiento hacia arriba y hacia abajo, el trabajo total realizado fue w = (m1 * gh – m2 * gh) = (m1 – m2) * g * h = 4.5 gramos * 9, 8 m / s ^ 2 * 17 cm = 0.0075 julios. Asimismo para el próximo viaje, el trabajo realizado será el mismo. Entonces, cuando sumamos los 6 viajes, obtendremos un trabajo neto hecho de W = 6 veces de 0.0075 julios. Por lo tanto, W = 0.0045 julios. Aquí, observamos que el trabajo neto teórico realizado es simplemente m * g * h donde m es la masa total de la cookie. Entonces, ya sea que lo comamos en 6 o 60 bocados, no hay diferencia en cuanto al trabajo teórico hecho a mano.

Sin embargo, en la vida real, si comemos esta galleta, digamos 60 picaduras, nos sentimos más cansados. El motivo es simple. Nuestra mano también tiene que levantar su propia masa, por lo que para cada viaje, simplemente funciona para subir o bajar. Sin embargo, este trabajo no es útil. Entonces, incluso si la física puede decir que solo cuenta la masa de la galleta y no la cantidad de picaduras, pero en la vida real, tenemos que hacer más trabajo que solo m * g * h. Cabe señalar aquí que h = altura perpendicular de 17 cm que se obtuvo mediante la fórmula h = 24 * cos 45 = 17 cm.

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