계단은 왜 내려갈 때보다 올라갈 때가 더 힘들까?
Why is climbing stairs harder than going down?
같은 계단인데, 내려갈 때는 쉽고 올라갈 때는 왜 숨이 찰까요?
무슨 일이 일어났나
올라갈 때는 다리 근육이 몸무게만큼의 힘으로 몸을 들어 올려야 하고, 그 일이 위치 에너지로 쌓입니다(EIA — 높이에 저장된 에너지).
내려갈 때는 중력이 일을 해 줍니다. 다리는 몸이 너무 빨라지지 않게 받쳐 주기만 하면 됩니다 — 받치지 않으면 시뮬레이터처럼 3 m 를 0.782 초 만에 떨어져 7.67 m/s 가 됩니다.
같은 1,470 J 이라도 10 초에 오르면 1 초에 147 J, 곧 147 W(와트)의 일률입니다. NIST 의 SI 안내처럼 1 W 는 1 초에 1 J 이므로, 뛰어오르면 일률이 커져 더 숨이 찹니다.
💡 생활 속 예시
- 지하철역 계단 옆 에스컬레이터는 전기로 우리 몸을 들어 올려, 다리 대신 위치 에너지를 넣어 줍니다.
- 등산길을 올라갈 때는 다리가 몸을 들어 올리지만, 내려올 때는 몸이 저절로 아래로 가려 해서 무릎으로 빠르기를 조절하게 됩니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 과학(중학교) · 운동과 에너지 [9과19-03]
출처
이어서 보기
같은 단원 · 일과 에너지
- 개념늘어난 용수철의 에너지 (탄성 퍼텐셜 에너지)
- 개념위치 에너지 (중력 퍼텐셜 에너지)
- 개념운동 에너지
- 개념역학적 에너지 보존
- 개념1 초 동안 하는 일 (일률)
- 개념지레 · 도르래 · 빗면 (일의 원리)
- 개념일 (힘 × 이동 거리)
- 개념일과 운동 에너지의 관계 (일–에너지 정리)
- 왜? 질문1 J(줄)은 얼마만큼의 에너지일까?
- 왜? 질문장대높이뛰기 선수는 어떻게 5 m 넘게 뛰어오를까?
- 왜? 질문작은 도미노는 어떻게 자기보다 큰 도미노를 넘어뜨릴까?
- 왜? 질문롤러코스터는 엔진 없이 어떻게 달릴까?
- 왜? 질문자동차의 «마력» 은 무엇을 재는 단위일까?
- 왜? 질문긴 내리막길을 내려오면 자전거 브레이크는 왜 뜨거워질까?
- 왜? 질문망치를 더 빠르게 휘두르면 왜 못이 더 깊이 박힐까?
- 왜? 질문가방을 들고 가만히 서 있으면 왜 과학에서는 «일» 을 하지 않은 걸까?
- 왜? 질문산길은 왜 지그재그로 나 있을까?
- 작동 원리문손잡이 (축바퀴)
- 작동 원리손톱깎이
- 작동 원리태엽 장난감
- 실험갈릴레이의 못 진자 실험
- 실험구슬 롤러코스터 실험
- 실험폰으로 재는 내 점프 높이