Як розрахувати калорійність ексцидента від підняття гирі

Я маю рацію сказати, що коли чоловік піднімає гантель із, скажімо, 2 футів від землі на 6 футів від землі, він збільшить енергетичний потенціал ваги і, таким чином, спалить калорії, щоб забезпечити, щоб збільшення енергії?

Чи будуть на його вершині двоє різних людей, наприклад, Арнольд Шварценеггер, наприклад, бродяча дитина, яка споживає однакову кількість калорій, рухаючи гантель з 2 метрів прямо на 6 метрів? Незважаючи на те, що Арнольду набагато легше підняти його, він все одно спалює ту саму кількість калорій, що і огидна дитина.?

Якщо хтось піднімає вагу дуже повільно, чи не означає це, що він витрачає більше калорій? Коли ви продовжуєте вправу, але все одно виконуєте однакову кількість повторень, ви набагато більше потієте і відчуваєте більшу втому, що, здається, означає, що спалюється більше калорій. Але у формулі потенційної енергії немає змінної часу (U = mgh). Яке ще рівняння енергії нам слід використовувати тоді?

1 відповідь

Так, ти маєш рацію щодо цього. Коли ви піднімаєте гирю, енергія повинна надходити звідкись і фактично походити від хімічної енергії, що зберігається у вашому тілі, що виділяється в процесі обміну речовин, наприклад, "спалювання калорій".

Чи буде двоє різних людей, наприклад, Арнольд Шварценеггер, наприклад, зверху нього і бродяча дитина, наприклад, однакова кількість калорій, що рухає гантель з 2 футів прямо на 6 футів? Незважаючи на те, що Арнольду набагато легше підняти його, він все одно спалює ту саму кількість калорій, що і огидна дитина.?

Там ускладнюється. Арнольд та дитина додадуть у вагу однакову кількість енергії, але це не означає, що вони витратять однакову кількість енергії, оскільки не вся енергія, яку вони витрачають, включає збільшення ваги. Хтось із них йде на виробництво тепла, хтось із них, мабуть, йде на посилення кровотоку, хтось йде на бурчання. суть у тому, що підняття ваги поєднується з безліччю інших процесів, кожному з яких потрібна певна кількість енергії.

Ці втрати енергії можна оцінити кількісно, говорячи про ефективність:

У цьому випадку "використана робота" - це кількість енергії, яка вкладається у вагу для переміщення її від землі на висоту $ h $, тобто $ \ Delta U_g = mgh $. "Загальна енергія, яку ви вживаєте" - це калорії, які вам потрібно спалити, щоб зробити це, а це буде більше $ \ Delta U_g $, оскільки ваші м'язи ефективніше ніж на 100%. Коли ви щось тягнете або штовхаєте, ваші м’язові клітини насправді проходять дуже швидкі цикли розширення та скорочення, замість того щоб плавно скорочуватися, і в процесі вони споживають багато енергії, яка не йде на відштовхування/витягування об’єкта. (Це також те, чому ви втомилися тримати предмет, який все ще знаходиться в повітрі, хоча для цього йому не потрібна енергія з технічної точки зору)

Погана новина полягає в тому, що $ epsilon неможливо розрахувати для такої складної системи, як людське тіло; ви повинні це виміряти. У наведеному прикладі це залежить від багатьох факторів, включаючи розвиток м’язів та швидкість набору ваги. Ось чому Арнольду було б легше підняти вагу, ніж дитині: його м’язи ефективніші, тому йому не потрібно витрачати занадто багато енергії, щоб отримати певний результат. Те саме стосується і повільного підняття тягарів: чим довше, тим більше циклів скорочення проходять м’язові клітини і тим більше енергії вони втрачають. (Принаймні, це моє розуміння, але я можу помилитися, для отримання кращої інформації вам слід уточнити у когось, хто вивчає фізіологію людини)

Якщо вам цікаво, як це вписується в рівняння збереження енергії, пов’язане з терміном розсіювання. Можливо, ви бачили рівняння $ E_f = E_i $ (кінцева енергія = початкова енергія), але це саме те, як здається,

де $ E_D $ - це кількість енергії, "витрачена" дисипативними силами, такими як тертя та опір повітря та все, що відбувається на мікрорівні в циклах скорочення м'язових клітин.

Для важкоатлета відповідними видами енергії є хімічна енергія, що зберігається в організмі, $ U_c $, і гравітаційна енергія, що зберігається у вазі, $ U_g $. Тож ви можете написати це:

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

Споживана енергія становить $ - \ Delta U_c $, а корисна виконана робота - $ mgh $.