Діяльність 1
Скільки кілометрів може проїхати велосипедист на eBike з калоріями, які він витратить на сніданок (для 2 рівнів допомоги) ?
Ми діятимемо у два етапи:
- вимірювання калорій, що надходять для подорожі маршрутом;
- розрахунок калорій, поглинених під час сніданку.
1. Вимірювання калорій
1.1 Презентація
VAE - це механічна система передачі з двома входами та одним виходом. Рухлива сила, доступна на задньому колесі, є сумою двох потужностей: м’язової сили, що подається велосипедистом, та електричної потужності, що забезпечується електричним двигуном.
1.2 Вимірювання енергії, що подається під час подорожі
Проведіть наступні 2 маршрути:
Відстань Схил Швидкість Рівень допомоги 500 м 3% 19 км/год 2 (50%) 500 м 3% 19 км/год 4 (100%)
Q1-1. Виміряйте енергію, споживану акумулятором, і перетворіть цю енергію в джоулі:
Допомога рівня 2 (50%)
Допомога рівня 4 (100%)
Енергія, що подається від акумулятора (Вт Whч)
Енергія, що подається від акумулятора (J)
Q1-2. Виміряйте середню потужність, розвинену мотоциклістом та двигуном, а також загальний час поїздки. Виведіть загальну енергію, необхідну для подорожі:
Допомога рівня 2 (50%)
Допомога рівня 4 (100%)
Середня потужність, розвинена під час подорожі (Вт)
Загальний час у дорозі
Загальний час подорожі
Загальна енергія, необхідна для подорожі (Дж)
1.3 Розрахунок енергії, яку постачає велосипедист під час подорожі в один кілометр
Ми хочемо визначити енергія, яку постачає лише велосипедист під час подорожі довжиною 1 км за умовами питань у главі 1.2 .
Q1-3. Заповніть наступну таблицю:
Допомога рівня 2 (50%)
Допомога рівня 4 (100%)
Загальна енергія, необхідна для 500-метрової траси (J) - див. Питання Q1-2
Енергія, що подається від акумулятора під час 500-метрової траси (J) - див. Питання Q1-1
Обчисліть енергію, яку постачає велосипедист під час 500-метрової траси (J)
За допомогою екстраполяції обчисліть енергію, яку постачає велосипедист протягом одного кілометра (Дж)
Q1-4. З попередньої таблиці вкажіть, який відсоток, пов’язаний із рівнем 2 та відсоток, пов’язаний із рівнем 4.
2. Енергія, що поглинається під час їжі
2.1 Розрахунок кількості калорій, поглинених велосипедистом
Перейдіть на сайт Les Calories.com:
Q2-1. Заповніть зведену таблицю того, що ви насправді їли на сніданок сьогодні, і обчисліть еквівалентні калорії (одна таблиця на студента):
Питання 2- 2. Потім обчисліть загальну кількість калорій, що засвоюються за сніданком, у ккал.
Кількість калорій, засвоєних за сніданком:. ккал
2.2 Взаємозв'язок між різними підрозділами
Щоб мати можливість порівняти цю енергію з енергією, яку постачає велосипедист під час подорожі, необхідно використовувати ту саму одиницю виміру.
Питання 2- 3. З пошуку в Інтернеті дайте еквіваленти в джоулях таких одиниць:
1 велика калорія (ккал) =
1 Вт-секунда (Вт) =
Питання 2- 4. Потреби чоловіка коливаються від 2100 до 3500 ккал залежно від його фізичної активності, а жінки - від 1800 до 2800 ккал. За середнє значення можна взяти значення 2300 ккал. Перетворіть це середнє значення у різні одиниці виміру:
2.3 Відстань, покрита енергією сніданку
Питання 2- 5. Використовуючи попередню роботу, перетворіть свій сніданок у джоулі:
Енергія, що міститься у сніданку:. J
Людина не перетворює всю енергію, що поглинається, на механічну. Як і машини, він має врожайність. У наведеній нижче статті наведено ряд ефективності метаболізму людини під час їзди на велосипеді:
З фізіологічної точки зору, їзда на велосипеді, як правило, витривалість або бігові види спорту, що вимагає хорошої загальної серцево-дихальної спроможності та гарної локальної сили м’язів нижніх кінцівок.
Педалювання, яке утримує велосипедиста в русі, передбачає виробництво механічної енергії. Це відбувається внаслідок перетворення хімічної енергії в м’язових волокнах і супроводжується значним виробництвом теплової енергії.
Механічна ефективність скорочення становить лише 20-25%, враховуючи загальну ефективність на рівні всього організму.
Принаймні три чверті хімічної енергії насправді перетворюється на тепло, що за певних умов вимагає хорошого термолізу, щоб запобігти шкідливому впливу гіпертермії на фізичну працездатність.
Питання 2- 6. Беручи найнижче значення ККД, обчислюють енергію, фактично перетворену в механічну.
Механічна енергія:. J
Щоб продовжити, ви повинні провести вимірювання на VAE.
Питання 2- 7. Підрахуйте кількість кілометрів, які ви могли проїхати енергією свого сніданку за два рівні допомоги.
Допомога рівня 2 (50%)
Допомога рівня 4 (100%)
Енергія, яку постачає велосипедист за пройдений км (Дж)
Механічна енергія, яку можна повернути від вашого сніданку (J)