Hogyan lehet kiszámítani a súlyemelésből származó kalóriát?

Helyesen mondom, hogy amikor az ember egy súlyzót mondjuk 2 lábról a talajról 6 lábra emel a talajtól, akkor megnövelte a súly energiapotenciálját, és így kalóriát égetett volna el, hogy energia növekedés?

Lesz-e két különböző ember, például Arnold Schwarzenegger a tetején és egy kóbor gyerek, akik ugyanannyi kalóriát fogyasztanak, hogy a súlyzót 2 méterről egyenesen 6 méterre mozgassák? Annak ellenére, hogy Arnoldnak sokkal könnyebb felemelni, akkor is ugyanannyi kalóriát éget el, mint az undorító baba.?

Ha valaki nagyon lassan emeli a súlyt, ez nem azt jelenti, hogy több kalóriát költenek? Ha meghosszabbítja a testmozgást, de még mindig ugyanannyi ismétlést hajt végre, sokkal többet izzad és fáradtabbnak érzi magát, ami azt jelenti, hogy több kalória éget el. De a potenciális energia képletében nincs időváltozó (U = mgh). Milyen más energiaegyenletet használjunk akkor?

1 válasz

Igen, ebben igazad van. Ha megemel egy súlyt, az energiának valahonnan kell származnia, és valójában a testében tárolt kémiai energiából kell származnia, amelyet az anyagcsere folyamata szabadít fel, például "kalóriát éget".

Lesz-e két különböző ember, például Arnold Schwarzenegger a tetején és egy kóbor gyerek, például ugyanannyi kalória mozgatja a súlyzót 2 lábról egyenesen 6 lábra? Annak ellenére, hogy Arnoldnak sokkal könnyebb felemelni, akkor is ugyanannyi kalóriát éget el, mint az undorító baba.?

Bonyolultabbá válik ott. Arnold és a baba ugyanannyi energiát fog súlyba helyezni, de ez nem azt jelenti, hogy ugyanannyi energiát fognak elkölteni, mert nem minden energiájuk, amire költenek, magában foglalja a súlygyarapodást. Néhányan hőtermelésre, mások valószínűleg a véráramlás növelésére, mások morgásra mennek. a lényeg az, hogy a súly megemelése sok más folyamattal jár együtt, amelyek mindegyike bizonyos mennyiségű energiát igényel.

Ezt az energiaveszteséget számszerűsíteni lehet a hatékonyságról:

Ebben az esetben a "felhasznált munka" az az energiamennyiség, amelyet súlyba helyeztünk, hogy a talajról $ h $ magasságba, azaz $ \ Delta U_g = mgh $ mozgassuk. A "teljes edzett energia" lenne az a kalória, amelyet meg kell égetnie ennek érdekében, ami több mint $ \ Delta U_g $ lesz, mert az izmai kevesebb, mint 100% -ban hatékonyak. Amikor valamit húzol vagy tolsz, izomsejtjeid valójában nagyon gyors tágulási és összehúzódási ciklusokon mennek keresztül, ahelyett, hogy zökkenőmentesen összehúzódnának, és közben sok energiát fogyasztanak, ami nem megy a tárgy tolására/húzására. (Ez az oka annak is, hogy belefárad egy olyan tárgy tartásába, amely még mindig a levegőben van, bár ehhez technikai szempontból nincs szükség energiára)

A rossz hír az, hogy a $ epsilon lehetetlen kiszámítani egy olyan összetett rendszerre, mint az emberi test; meg kell mérned. A kérdezett példában sok tényezőtől függ, beleértve az izomfejlődést és a súlygyarapodás sebességét. Ezért Arnold könnyebb lenne megemelni a súlyt, mint a gyermek: izmai hatékonyabbak, így nem kell túl sok energiát költenie az adott eredmény eléréséhez. Ugyanez vonatkozik a súlyok lassú emelésére is: minél hosszabb, annál több összehúzódási cikluson megy keresztül az izomsejtek és annál több energiát veszítenek el. (Legalábbis ez az én megértésem, de tévedhetek, jobb információért forduljon az ember fiziológiáját tanuló valakihez.)

Ha kíváncsi arra, hogy hogyan illeszkedik az energiatakarékossági egyenletbe, az összefügg a disszipációs kifejezéssel. Lehet, hogy látta a $ E_f = E_i $ (végső energia = kezdeti energia) egyenletet, de pontosan így tűnik,

ahol $ E_D $ a disszipatív erők által "pazarolt" energiamennyiség, mint például a súrlódás és a légellenállás, és bármi, ami mikro szinten történik az izomsejtek összehúzódási ciklusaiban.

A súlyemelő számára a megfelelő energiaformák a testben tárolt kémiai energia, $ U_c $, és a súlyban tárolt gravitációs energia, $ U_g $. Tehát ezt megírhatja:

$ E_D = U_ + U_ - U_ - U_ = \ Delta U_c + mgh $$

Az elfogyasztott energia $ - \ Delta U_c $, a hasznos munka pedig $ mgh $.