Karena perubahan energi kinetik masih nol, ini berarti perubahan positif pada energi potensial gravitasi sama dengan negatif dari perubahan energi internal. Misalkan kamu memiliki massa 75 kilogram (165 pon). Artinya, naik 1 meter akan mengurangi energi internalmu sebesar 735 joule. Itu yang dinamakan olahraga.
Menaiki Tangga vs. Alat Stair Climber
Sekarang kita bisa kembali ke pertanyaan awal: Apa yang dikatakan prinsip kerja-energi tentang tangga versus mesin stair climber? Sebenarnya, kita sudah membahas fisika menaiki tangga. Perhitungannya sama saja jika kamu naik ke atas meja setinggi 1 meter atau mendaki 100 lantai—hanya nilai ketinggiannya yang beda. Tapi bayangkan kamu tetap di tempat sementara tangga bergerak di bawahmu. Jika ada yang mengukur gerakanmu, mereka akan bilang kecepatanmu nol. Ketinggianmu juga tidak berubah, jadi persamaan kerja-energi menjadi seperti ini:
Ini menunjukkan perubahan energi internal juga nol, artinya kamu tidak membakar kalori. Masa sih? Tidak mungkin, kan? Lalu bagaimana kita memperbaikinya? Aku akan pakai contoh dari video Steve Mould ini. Kurang lebih begini: Bayangkan kamu naik eskalator yang bergerak turun. Lagi-lagi, pengamat di tanah akan melihatmu diam. Namun, kita juga bisa mengukur kecepatanmu dari kerangka acuan eskalator, dan kamu akan terlihat bergerak naik.
Sebenarnya, jika eskalator punya dinding dan langit-langit, kamu tidak akan sadar bahwa kamu diam di tempat. Kamu bahkan tidak tahu tangganya bergerak. Karena tangga bergerak dengan kecepatan konstan (percepatan nol), ini adalah kerangka acuan inersia. Dalam fisika, semua kerangka acuan inersia sama sahnya—hukum fisika tetap berlaku. Jadi, dari perspektif kerangka eskalator, kamu bergerak naik dan melakukan kerja. Sama seperti jika kamu naik tangga yang diam.
Tapi Sebenarnya, Stair Climber Lebih Sulit
Aku bilang stair climber dan naik tangga itu sama—ternyata tidak. Faktanya, mendaki 100 lantai lebih mudah daripada jarak setara di stair climber. Kedengarannya aneh? Memang sedikit aneh. Alasan perbedaannya adalah karena medan gravitasi (g) tidak pernah benar-benar konstan.
Ingat, kita mendefinisikan energi potensial gravitasi sebagai U = m × g × y? Itu tidak sepenuhnya salah, tapi agak menyesatkan. Sebenarnya, energi potensial gravitasi untuk sistem Bumi-manusia didefinisikan seperti ini: