Від вічного руху до нульової дієти - PDF Завантажити безкоштовно
1 Від вічного двигуна до нульової дієти Міфи про набір і схуднення на стенді з фізики DDr. Мартін Аполін GRG17 та Uni Wien/Physik-Didaktik Маса людини, вульго його вага, а його дієта - царство міфів та легенд. Що стосується схуднення, то брехня полягає в тому, що найсильніші бруси нахиляються. Не дивно, адже таким чином можна заробити величезну суму грошей. За допомогою енергетичного закону ви можете поставити тему на наукові ноги! Закон енергії вперше був сформульований лікарем Робертом Майєром в 1842 році. артеріальна кров венозна кров У тропіках кров світліша і, отже, більш насичена киснем, ніж у Європі. Менше споживання кисню означає менші витрати енергії. Це пов’язано з більш високими температурами в тропіках. 1
2 Висновок: Отже, тепло - це також вид енергії! C 6 H 12 O O 2 = 6 H 2 O + 6 CO 2 + енергія рослини людини Це дало Майєру уявлення про те, що загальна енергія, як правило, повинна бути постійною і тому не може генеруватися чи руйнуватися. Експериментальна установка джоулів для визначення перетворення механічної енергії в тепло. Вага падає і працює мішалка, яка нагріває воду тертям. Енергетичний закон, семантично стислий: жодних джоулів не додається і не втрачається! Це одне з найбільш усталених речень у фізиці. Закон енергії не зупиняється і на людях. Екскурс: Що таке життя? 2
3 У системі, яка залишається на власний розсуд, розлад посилюється, тобто ентропія! Загалом, розлад у Всесвіті зростає. Збереження ентропії або зниження ентропії всередині тіла, таким чином, має бути компенсовано збільшенням ентропії в навколишньому середовищі (2-я ГТ термодинаміки). То що таке життя? Вільно адаптоване від Ервіна Шредінгера 1944: Живі системи поглинають хімічну енергію та негативну ентропію з навколишнього середовища та віддають теплову енергію та ентропію. Коротше: живі системи завжди повинні віддавати тепло! Тому живі системи також повинні заряджати свої батареї! Енергетичний баланс 3
4 В принципі, все, що стосується набору та схуднення, можна узагальнити наступним чином: маса залишається незмінною, маса зменшується, маса збільшується Насправді лекція може закінчитися на цьому етапі 4
5 Жодний джоуль не додано або втрачено! Ось джоулі! Закон енергії не виконується! Міф про голодного художника, якому ніколи не доводиться їсти, можна негайно спростувати за допомогою закону про енергію та другого закону термодинаміки. Давайте станем езотеричними! Чи можна за допомогою легкого харчування? Як працює легке харчування? Зовсім не! Але давайте зробимо вигляд, що це працює 5
6 Ми дуже щедрі і приймаємо 300 Вт/м 2. Як ви можете оцінити площу поверхні людини? За допомогою формули Мостелера: Йог із дуже добре оціненими 70 кг і 170 см має поверхню тіла 1,8 м 2. Ми щедро округляємо до 2 м 2. Сонцем може бути осяяно максимум половина тіла, тобто 1 м 2. Це також хороша оцінка, оскільки люди також мають бічні поверхні, і сонце може виходити збоку. В ідеалі шкіру йога можна опромінювати 300 Вт. Припустимо, що йог здатний фотосинтезувати свою шкіру. Реальна ефективність коливається в залежності від частоти, температури повітря та вмісту CO 2 у повітрі від 0,1 до 8%. 6-й
8 Сторона введення Що таке вхід? Що ми їмо? Ні! Зробимо коротку топологічну екскурсію. Що таке людина топологічно? Чашка і тор гомеоморфні для людини (із затискачами для носа), а тори гомеоморфні 8
9 Отже, введення - це не те, що ми їмо, а лише те, що потрапляє через стінку кишечника в тор. Існує препарат, який, кажучи випадково, викликає селективну жирову діарею. Речовина орлістат, відома під торговою назвою Xenical, пригнічує ферменти, що розщеплюють жир, у шлунково-кишковому тракті. Втрати на вході значно більші (приблизно до 10%). Однак існує ризик того, що ти будеш ссати штани. Енергетичні цінності тих речовин, які мають фізіологічну калорійність для людини. Калорійність харчових продуктів визначається в калориметрі-бомбі. Шматок вугілля має фізичну, але не має фізіологічної теплотворної здатності для людини. 9
10 Гендерно-рівне значення Вихідна сторона прямої калориметрії класичний тваринний калориметр згідно Лавуазьє 10
11 Субстрат Вуглеводи Жир Білок Калорійний еквівалент на літр O 2 21,2 кДж (5,0 ккал) 19,6 кДж (4,7 ккал) 19,7 кДж (4,7 ккал) непряма калориметрія Основна швидкість метаболізму Частка енергії метаболізму в спокої Швидкість основного метаболізму у жінок [ц/день]: кг х 90 Швидкість основного метаболізму у чоловіків [кДж/день]: кг х 100 Швидкість основного метаболізму у жінок [Д/с = Ш]: кг х 1,04 Базальна швидкість метаболізму у чоловіків [Д/с = Ш]: кг х 1, 16 Швидкість базального метаболізму у жінок [F/м 2]: 39 Швидкість базального метаболізму у чоловіків [F/м 2]: 43 11
12 Можна перевірити базальний рівень метаболізму за законом Стефана-Больцмана: P = σ A T 4 (σ = 5, Wm -2 K -4) Для цього в спрощеній формі можна припустити, що тіло є чорним тілом. Оскільки це точно не стосується людей, ми трохи завищуємо радіацію. Таким чином, результатом є верхня межа швидкості базального метаболізму. P = σ A T 4 P tot = P out - P in Оцінюємо середню температуру поверхні тіла 32 С. 12-й
13 При зовнішній температурі 28 С і припущенні, що 46% тепла виділяється радіацією, результат становить 84 Вт для жінок (площа тіла 1,6 м 2) і 100 Вт для чоловіків (площа тіла 1,9 м 2) особливо з поверхні! Міф: У літньому віці важче схуднути або набрати вагу легше. У цьому може бути щось! Продуктивність та загальний обсяг продажів 13
14 Як ви переходите від базової швидкості метаболізму до загальної швидкості метаболізму? За допомогою рівня фізичної активності, або коротше PAL. Труднощі в роботі та дозвіллі поведінка виключно сидяча або лежача діяльність виключно сидяча діяльність з незначною або відсутністю напруженої дозвіллєвої діяльності сидяча діяльність з незначною або відсутністю напруженої дозвіллєвої діяльності переважно ходьба або стояння фізично вимагає професійної діяльності PAL Приклади 1,2 старі, немічні люди 1,4-1,5 Офісні працівники, точна механіка 1,6-1,7 1,8-1,9 2,0-2,4 Лаборанти, водії, студенти, робота на конвеєрі Домогосподарки, продавці, офіціанти, механіки, майстри Будівництво, фермери, гірники, спортсмени-конкуренти Жінка 60 кг кДж/добу ккал/добу ват GU, PAL 1, людина 80 кг кДж/добу ккал/добу ват PAL GU, Як дістатися до PAL? Використання методу подвійного маркування води: 1 H 2 18 O, 2 H 1 H 16 O або 2 H 1 H 18 O. 14
15 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 Вода, діоксид вуглецю та вугільна кислота знаходяться в динамічній рівновазі. Тому може статися так, що атом 18 O, який спочатку знаходився в H 2 O, згодом потрапляє в CO 2. Потім помітний кисень втрачається через вдих. CO 2 + H 2 O H 2 COO 2 COO + H 2 O Коротше: позначений кисень втрачається швидше, ніж позначений водень. Видихнутий CO 2 можна оцінити за різницею, а звідси і загальний оборот. Досить вишукано, але дуже елегантно! Цей метод має точність від 2 до 8%. Міф: Є продукти з негативною енергією! Це означало б, що енергія повинна мати негативний знак. Чим більше ви з’їли, тим більше би схудли! Було б чудово! 15-й
16 Звичайно, негативна енергія означає негативний енергетичний баланс. Обговорюється, що існують дивні фізичні ефекти, в яких негативна енергія може зіграти свою роль, але це дуже спекулятивно і абсолютно необгрунтовано. Тож, на жаль, екзотична речовина не їстівна. Отже: Є продукти, яким для перетравлення потрібно більше енергії, ніж вони містять! Це теж дурниця! Приклад збільшення обороту тіла через роботу з травленням. Стрілки вказують час прийому їжі. Пунктирна лінія показує базальну швидкість метаболізму, сіра зона позначає виробництво тепла, пов’язане з їжею. Травні втрати Це скільки відсотків енергії поживних речовин та етанолу потрібно для їх перетравлення або перетворення. Ці значення слід розглядати як орієнтир. 16
17 Погляд на весь енергетичний баланс 17
18 Міф: Є люди, які можуть їсти те, що хочуть, і при цьому не набирати вагу. Наш досвід підтверджує цей міф. Але як це можна пояснити в рамках енергетичного закону? Зверніть увагу: метушливість, марні цикли та роз’єднання білків. Наприклад, оборот під час звивки сидячи може бути більшим, ніж коли ви стоїте на місці. Деякі випробовувані мають додатковий щоденний оборот до 3350 кДж (800 ккал) через метушню, тобто невпорядковані рухи. Метушка є частиною енергійної дрібної худоби, і це робить багато лайна. Даремні цикли (марні цикли) У літературі наводяться конкретні цифри для окремих відмінностей у активності марних циклів. Різниця може становити до 2100 кДж (500 ккал) на день. Це дуже поважний показник, оскільки він відповідає п’ятій щоденних витрат енергії. 18-го
19 Існують також роз’єднуючі білки (UCP). Метушність, марні цикли та роз’єднання білків можуть пояснити, чому деякі люди можуть безкарно їсти стільки. Якщо ви не набираєте вагу, енергетичний баланс завжди повинен бути збалансованим. Давайте розглянемо ще кілька міфів: я набрав ваги, просто дивлячись на їжу! або я надам вагу, просто пахнучи їжею! Я споживаю лише 1000 ккал на день і все одно набираю вагу. Перші два твердження, звичайно, не маються на увазі серйозно, а метафора того, що легше починати. Але ви повинні мати змогу обґрунтувати це в контексті енергетичного балансу. 19-го
20 міфів: тільки жир робить вас товстим. Вуглеводи товстіють. Всі продукти у формі куба тут мають калорійність, яка відповідає добовій потребі. 20-го
22 І так далі, і так далі Давайте тепер подивимось на витрати енергії через рух! Скільки має зробити ваше тіло, коли ваш велотренажер показує 100 Вт? 100 Вт? Екскурс: валова та чиста продукція! Лампочка, 100 Вт брутто-потужності 100 Вт нетто-потужності 5 Вт De Lorean DMC 12, 100 кВт брутто-потужності 350 кВт нетто-потужності 100 кВт У повсякденному житті та технологіях валова та чиста потужність змішуються. Далі завжди розраховується внутрішня ефективність, тобто валова ефективність. 22-го
23 Скільки має зробити ваше тіло, коли ваш велотренажер показує 100 Вт? Близько 400 Вт! Чому виснажливо тримати валізу? Ні роботи з підйому, ні з прискорення не виконуються. Хіба це не порушує закон енергії? АТФ - загальна енергетична валюта живих істот. Міф: Я нічого не змінив у своєму житті і все одно раптом набрав кілька кілограмів (частина 2). 23
24 Одна людина (80 кг) двічі на день піднімається на четвертий поверх (12 м, ефективність - 23%). Це відповідає приблизно 83 кДж. Це становить приблизно кДж на рік, що означає розщеплення близько 1 кг жиру. Якщо ви раптово перестанете ходити, ви набираєте вагу. Пошук зображення: Де помилка? Сенсаційною знахідкою останніх років став захисний ефект хорошого стану фізичної форми проти інших факторів ризику (куріння, високий рівень холестерину або гіпертонія). Навчені люди з цими факторами ризику мали нижчий рівень смертності, ніж непідготовлені люди без одного з цих факторів ризику! Таким чином, фізична бездіяльність видається ще більшим і набагато заниженим фактором ризику, ніж передбачалося раніше (Moosburger 2004). Продуктивність під час ходьби Підйомна здатність (нетто) P = (mgh)/t Для того, щоб дійти до валової продуктивності, потрібно врахувати ефективність! Це близько 25%. Отже, валова продукція в 4 рази перевищує чисту продукцію. mgh P = 4 = 4 t mgh довжина кроку швидкість ходьби 24
25 Витрати на виконання [З] Чоловіки Жінки 0 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 Швидкість ходьби [м/с] Припущення: Довжина кроку 70 см. Давайте оцінимо час роботи під час бігу. Існує зручне правило, згідно з яким ви перетворюєте 4,2 кДж (1 ккал) на пробіг за кілометр і на кілограм маси тіла. З його допомогою ви можете оцінити результативність Витрати на продуктивність [З] Оцінка бігу Оцінка темпу ходьби Темп [м/с] Чоловіки Жінки Міф: Навіть маючи кілька хвилин вправ на день, ви можете досягти видимого успіху через короткий час. Оцінимо час втрати 1 кг жиру на прикладі бігу. На кілометр пробігу та на кілограм маси тіла ви перетворюєте 4,2 кДж (1 ккал). Отже, пробіжені кілометри залежать від маси. Один кілограм жиру в організмі має теплотворну здатність кдж (7140 ккал). 25-й
26 Емпіричне правило: Щоб кілометри, що пробігаються, скинули 1 кг, потрібно розділити 7000 на свою масу. Отже, якщо людина з вагою 70 кг щодня пробігає один кілометр (5 хвилин) або 1,6 кілометра (20 хвилин), то, якщо вони не змінять своє життя інакше, вони втратять лише один кілограм жиру приблизно за 100 днів. Міф: Ви можете скинути 5 кг за тиждень. Перш ніж ми вникнемо у міф, короткий відступ: Масовий склад тіла. 26-й
27 Якщо ви хочете схуднути, то, звичайно, ви хочете схуднути. Австрійський психолог і артист кабаре Бернхард Людвіг рекомендує: Подаруйте свої ваги смертному ворогу! І далі він говорить: Для самодіагностики, стояти перед великим дзеркалом без зобов’язань. Якщо цього недостатньо, стань голим. Якщо цього недостатньо, трохи пересуньтесь ". 27
28 Повернімось до міфу: Ви можете скинути 5 кг за тиждень. Як довго вам потрібно дотримуватися нульової дієти, щоб скинути 1 кг жиру? 1 кг жиру в організмі має теплотворну здатність кДж. Добова потреба людини становить близько кДж. Вам потрібно тримати нульову дієту протягом 3 днів, щоб втратити 1 кг жиру. За тиждень ви можете впоратися з трохи більше 2 кг навіть при нульовій дієті. Решта - це вода чи гірше, м’язова маса. Ерго: За тиждень можна скинути, можливо, 5 кг, але не 5 кг жиру! Але це стає ще гірше: оцінка була лише розрахунком доярки, оскільки нульова дієта знижує базальний рівень метаболізму і, таким чином, загальний рівень метаболізму. Це в свою чергу призводить до добре відомого ефекту йо-йо. 28
29 Найбільший міф з усіх: Щоб втратити жир, потрібно тренуватися в метаболізмі жирів. Міф про спалювання жиру - найпостійніший, найпоширеніший і найбільший міф з усіх. Це невикорінно, і це звучить абсолютно логічно - втрата жиру лише завдяки жировому обміну. Це правда, що менша інтенсивність, як правило, розщеплює жири, а більш висока інтенсивність розщеплює вуглеводи. Але міф все-таки помилковий. Щоб викрити це, нам потрібно зробити лише кілька кроків назад, щоб схуднути, нам потрібен негативний енергетичний баланс. Вийшов. Як це відбувається, не має значення. Не має значення, наскільки швидко ви біжите і на скільки частин ви розділите маршрут! 29
30 Детальніше: чим більше вуглеводів м’язи спалюють під час тренування, тим менше вони згорають згодом. Потрібна енергія просто береться з жирових відкладень. Ось чому ви також можете схуднути, якщо під час фізичних вправ перебуваєте в обміні вуглеводів. При цьому жир спалюється переважно після фізичних навантажень. Міф До речі, це подвійний міф: вам потрібно бігати щонайменше ½ години, щоб потрапити в жировий обмін і, щоб схуднути, готово. Знову ж таки: не має значення, наскільки швидко ви біжите і на скільки частин ви розділите маршрут! У спокої у вас близько 90% метаболізму жирів! 30-й
31 Індекс маси тіла, що інтерпретується фізично ІМТ визначається як маса (зріст у метрах) 2. Отже, одиницею ІМТ є кг/м 2. Чи замислювались ви коли-небудь про те, що таке ІМТ та його дивна одиниця? повинен? Міф: ІМТ двох людей з різним зростом, але однакового зросту однаковий. Але дуже простим геометричним розглядом можна показати, що це не може бути правдою. Загальна причина того, що ІМТ пропорційний висоті (год): ІМТ = кг/м 2
h а) лікті; б) Елен збільшилася на 10% ізометрично. Оскільки висота над квадратом також збільшується на 10%, ІМТ також збільшується на 10%. 31
Збільшення маси приблизно на 25% + = Дякуємо за увагу! 32