Dane:

▶ masa człowieka: $m=60\text{kg}$

▶ zużyta energia podczas wchodzenia: $E=16\text{kcal}$

▶ wysokość na jaką weszliśmy: $h=15\text{m}$

Rozwiązując to zadanie skorzystamy również z:

▶ wartość przyspieszenia ziemskiego: $g=10\frac{\text{m}}{{\text{s}}^2}$ . 

▶ zależność pomiędzy jednostkami energii:  $1\text{kcal}\approx 4200\text{J}$ .

Szukane:

$\frac{E_p}{E}=\text{?}$

Rozwiązanie:

Naszym celem jest wyznaczenie stosunku zyskanej energii potencjalnej do zużytej energii zmagazynowanej w ciele. Zużyta energia jest równa:

$E=16\text{kcal}=16\cdot 4200\text{J}=67200\text{J}$   

Wiemy, że:

ENERGIA POTENCJALNA PRZY POWIERZCHNI ZIEMI Energię potencjalną ciała w jednorodnym polu grawitacyjnym w pewnej odległości od poziomu przyjętego za początkowy przedstawiamy za pomocą wzoru: $E_p=mgh$  gdzie: $E_p$  - energia potencjalna ciała, $m$ - masa ciała,  $g$ - wartość przyspieszenia ziemskiego, $h$ - wysokość ciała nad poziomem przyjętym za początkowy.

Wstawiamy dane z treści zadania i obliczamy energię potencjalną:

$E_p=60\text{kg}\cdot 10\frac{\text{m}}{{\text{s}}^2}\cdot 15\text{m}=9000\text{J}$  

Wyznaczmy stosunek energii potencjalnej do zużytej energii:

$\frac{E_p}{E}=\frac{9000\text{J}}{67200\text{J}}\approx 0,13$  

$\frac{E_p}{E}=13\%$

Odpowiedź: Około $13\%$ zużytej energii zamieniana jest na energię potencjalną podczas wchodzenia po schodach. Pozostała zużyta energia jest wydzielana w postaci ciepła podczas pracy naszych mięśni.