Спелеологія, елементарна механіка та фізіологія Спеціальна угода Руссільона
Печерний клуб Руссільйон .
Представлено Франсуа у середу, 2015/10/28 - 06:51
Передмова
Ця стаття пропонує наблизити витрати енергії, необхідні для проходження свердловини, яка буде піднята за висхідним методом, який називається «альтернативними» блокаторами, тобто тим, який ми зазвичай використовуємо; і отримане числове застосування буде апроксимовано, ігноруючи певні параметри, які в кінцевому рахунку є незначними.
Як попередження, я повинен визнати, що неохоче представлені тут поняття механіки датуються далеким часом середньої школи, і що те, що буде далі, можливо, не забито камінням і може страждати від помилок або неточностей, що підлягають обговорення .
Метод розрахунку
Ми плануємо розрахувати окремо енергетичні витрати, необхідні під час спуску, від витрат на підйом, щоб забезпечити порівняння між двома напрямками подорожі, які - апріорі повинні бути дуже різними - наприклад, маршрут класичного маршруту Барренка . de Périllos: той, що знаходиться праворуч від дуба, коли ти спиною до стіни (при цьому вказуєш, що в кінцевому підсумку ти ніколи не зобов’язаний робити що-небудь ...), раніше оснащений спелеологом ноу-хау.
Тому спуск розбивається на:
- установка спуску (витрати, якими буде знехтувано).
- проходження 2 розколів (з рухами спускаючого, якими також буде нехтувати).
- спуск останньої вертикалі 25 м, врешті-решт також вважається незначним із спуском без рукоятки, оскільки єдине зусилля, яке потрібно, - це дозволити мотузці ковзати в долоні руки.
Що стосується зростання, ми підрахуємо:
- витрати енергії, необхідні для кожного "вертикального стрибка" для кожної з довжин, розташованих між дном свердловини та поверхнею, тобто 37 м.
Кожне чергування розбивається на:
- підняття передпліччя і рукоятки.
- підйом однієї ноги.
- піднімаючи решту тіла, поки крол не заблокується.
- проходження 2 розколів, нехтуючи тут також встановленням/зняттям короткого ремінця та переміщенням підйомників з однієї мотузки на іншу.
Цифрове застосування:
Для розрахунку я буду використовувати свої власні фізіологічні дані (дійсно, якщо це може бути спробою популяризації, я не хотів би піддаватися вульгарному, розкриваючи виміри іншого члена клубу ...), і тому я буду розглянемо:
- Висота печери, яку потрібно перемістити: 182 см (мається на увазі відстань близько 70 см на вантаж)
- Маса печери, яку потрібно перемістити: округлена до 1 центнера (але скажіть так, я не збираюся вам все розкривати, ні), або 100 кг для сердець, які ...
Опускання:
- Робота, необхідна для підняття 20 см печери для продовження: 100 x 9,81 x 0,20 = 196,2 Джоуля
Є два розщеплення, тому нашому спелеологу доведеться попрацювати 392,4 Джоуля, щоб розслабитися під час спуску, до якого ми можемо легко додати 0,6 Джоуля для стягування сідниць через стрес, який ми довели до 393 Джоулі.
Зростання
Тому для підйому ми розбиваємо рух:
- Робота, необхідна для підняття ручки та штовхаючої руки (враховуючи, що на руку припадає 5% від загальної маси тіла; на ручку та всі пристосування - 200 г): 5,2 х 9,81 х 0,70 = 35,71 джоулів
- Робота, необхідна для підйому стопи, підключеної до педалі (з розрахунком однієї ноги на 10% тіла): 10 х 9,81 х 0,70 = 68,67 джоулів
- Робота, необхідна для підняття решти корпусу на висоту насоса: 85 х 9,81 х 0,70 = 583,7 Джоулів
Отже, на чергування наша спелеографія витратить: 688 Джоулів
Але для повного підйому 37-метрової свердловини потрібно майже 53 вібрації, або 36 365 Джоулів, до яких слід додати 2 проходи фракціонування, як було розраховано раніше, що призводить до загальної роботи 36758 Джоулі (і я не беру тут до уваги додаткових зусиль, щоб зробити вигук "але яка прекрасна ця криниця". Історія, щоб дещо приховати кожен з перерв, необхідних для підйому, як тільки буде досягнуто максимальне обмеження VO2).
Порівняйте з 393 Джоулями, витраченими під час спуску: підйом в колодязь, тому практично вимагає У 94 рази більше зусиль ніж спуститися по ній - що, отже, призводить до думки, що майже 94% цієї енергії перетворюється в тепло завдяки тертю мотузки в низхідному каналі; остерігайтеся пальців, коли прибудете на дно колодязя !
Ті, хто більше захоплюється фізикою, зрозуміють, що ми просто розрахували кількість енергії, що відповідає необхідній силі, яку потрібно було прикласти для підйому маси печери на відстань, що відповідає висоті свердловини; отже, ця робота є величиною різниці в потенційній енергії, яку потрібно було забезпечити для подолання земної гравітації.
А щоб повернутися до фізіології, теоретично доведеться витратити нашу спелеопробірку, згідно з цим основним розрахунком, 8,785 кілокалорій пройти через колодязь Барренк дю Пла-де-Перійо (1 Джоуль = 0,000239006 Ккал); підрахувавши в 3 мільйони часу фактично витраченого на підйом (тобто часу, фактично витраченого на чергування, не кажучи вже про час, щоб помилуватися красою колодязя, чекаючи, поки вентиляція та пульс дозволять відновити зусилля!), ми також можемо розрахувати потужність, необхідну для цього зусилля протягом цього періоду часу: 36758/180 = 204 Вт.
Висновок
Як можна інтуїтивно подумати, фактичний спуск вже обладнаної свердловини навряд чи затратний на енергію для спелеографії; з іншого боку, це зовсім інакше зі сходженням, під час якого потрібно буде боротися, щоб протистояти цьому проклятому наземному тяжінню ...
Отже, для менш атлетичних (або найбільш ледачих чи стареючих, це залежить ...) ідеальним рішенням буде поїхати та відвідати лише переправи (ми спускаємось і це все), і якщо можливо, вже обладнані, інакше це необхідно планувати дієту, пристосовану до зусиль, які слід забезпечити, а також думати про правильне зволоження протягом усього візиту (але я залишаю цю сферу нашим видатним фахівцям - див., зокрема, чудову статтю, до того ж набагато серйознішу, Бернарда в блозі " харчування та зусилля "та його рецепт чудодійного напою).
В іншому випадку, коли наступний [ гриль | паелья ] клубу .
І тим не менш, я дозволяю вам розрахувати, як вправу, кількість підйомів Баррена, необхідних для усунення споживання енергії, що зберігається під час цих святкових та пантагруельних перекосів. .