Enunciado
Física - Serway e Jewett - Física para cientistas e engenheiros - Vol1 - Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 38a
A energia é normalmente medida em calorias e em joules. Em nutrição, uma Caloria é uma quilocaloria, definida como 1 kcal = 4 186 J. Metabolizar 1 g de gordura pode liberar 9,00 kcal. Um estudante decide tentar perder peso fazendo exercícios. Ele planeja subir e descer os degraus em um estádio de futebol o mais rápido possível e quantas vezes forem necessárias. Para avaliar o programa, suponha que ele suba um lance de 80 degraus, cada um com 0,150 m de altura, em 65,0 s. Para simplificar, ignore a energia que ele usa para descer (que é pequena). Suponha que a eficiência típica para músculos humanos seja 20,0%. Essa afirmativa significa que, quando seu corpo converte 100 J para metabolizar gordura, 20 J são utilizados para a realização de trabalho mecânico (aqui, subir degraus). O resto vai para energia interna extra. Suponha que a massa do estudante seja de 75,0 kg. (a) Quantas vezes ele tem de subir as escadas para perder 1,00 kg de gordura? (b) Qual é a potência média produzida, em watts e em cavalo-vapor, enquanto ele sobe as escadas? (c) Trata-se de uma atividade prática para perder peso?
Passo 1
(a)Quantas vezes o jovem precisa repetir a subida de 80 degraus pra queimar de gordura corpórea?
Bom, sabemos que cada degrau tem de altura. Assim, sendo 80 degraus, a altura máxima atingida pelo estudante é de:
Vamos calcular qual o trabalho necessário pra vencer a gravidade da Terra ao subir um ciclo de 12 metros de altura. Considerando e a massa do estudante dada no eunciado, a gente vai ter:
Em Calorias (), isso equivale a:
Passo 2
Beleza.
Agora, a gente sabe do enunciado que de gordura fornece de energia pra realizar trabalho. Que valor de energia vai fornecer? Mil vezes essa quantidade, ou seja:
Então, pro estudante perder de gordura, ele vai ter que despender de energia.
Calculamos no Passo 1 a quantidade em pra se subir 1 ciclo de 80 degraus: .
Quantos ciclos de 80 degraus – ou seja, quantas vezes ele vai ter que subir as escadas – o estudante tem que fazer pra despender (equivalente a de gordura corpórea)?
Ou seja, ele vai precisar subir os 80 degraus vezes! Bastante!!!
Passo 3
(b)Bom, se subindo os 80 degraus ele leva , e despende , calculamos a potência assim:
Já em cavalo-vapor, que não é muito convencional, a gente tem o seguinte fator de conversão:
Com isso, a gente tem:
Passo 4
(c)Bom, se for pra perder só por subir mais de vezes as escadas... talvez tenha exercícios mais interessantes e rápidos que esse!
Resposta
(a) vezes
(b) e
(c) Vide Passo 4.