Manual de biomecanică - Capitolul 5

5.7. munca și puterea unei persoane. ergometrie

Munca și puterea care caracterizează o persoană depind de mulți factori. Cu eforturi pe termen scurt, o persoană poate dezvolta putere de ordinul mai multor kilowați. De exemplu, dacă un atlet care cântărește 70 kg se învârte în așa fel încât centrul său de masă să crească cu 1 m (față de rackul normal), iar faza de repulsie durează 0,2 s, atunci se dezvoltă o putere de aproximativ 3,5 kW.







Atunci când mersul cu o viteză constantă pe un loc echilibrat, o persoană lucrează de asemenea, deși energia sa cinetică nu se schimbă. În acest caz, energia este folosită în principal pentru ridicarea periodică a centrului de masă a corpului și pentru accelerarea sau încetinirea picioarelor. O parte din această energie merge la încălzirea corpului prin "rezistență" la părțile sale și încălzirea mediului înconjurător. De exemplu, o persoană care cântărește 70 kg în timp ce merge la o viteză de 5 km / h dezvoltă o putere de aproximativ 60 de wați. Cu o viteză crescătoare, această putere crește rapid, atingând 200 W la o viteză de 7 km / h. Atunci când conduci o bicicletă, poziția centrului de masă al unei persoane se schimbă mult mai puțin decât atunci când mersul, iar accelerarea picioarelor este și mai mică. De aceea, puterea utilizată la călătorie cu bicicleta este mult mai mică: 30 W la o viteză de 9 km / h, 120 W la 18 km / h.

Munca făcută de mușchi atunci când se desfășoară mișcări active se numește dinamică. Această lucrare implică mișcarea părților corpului. În cazul în care o persoană își păstrează poziția neschimbată, astfel de mișcări sunt absente, iar în absența deplasării, munca tuturor forțelor este zero. Prin urmare, poate părea că o persoană în picioare încă nu pierde energie. Cu toate acestea, experiența arată că menținerea unei posturi fixe de lungă durată provoacă oboseală considerabilă. Chiar și mai mare oboseală este experimentată de un bărbat care deține o dumbbell în mâna lui întinsă. De asemenea, persoana așezată se confruntă cu oboseală a mușchilor din spate și din zona lombară, dacă își pune o sarcină pe umerii săi. Motivul oboselii (și, prin urmare, costurile de energie) în sarcini statice este că restul în acest caz este aparent. Datorită activității biologice a mușchilor, un tremur fiziologic (tremor tremor) este întotdeauna observat la o persoană. În același timp, apar contracții foarte mici și foarte frecvente și relaxarea mușchilor, care sunt neobservabile pentru ochi. În consecință, mușchii lucrează în mod constant (această lucrare se numește statică) și consumă energie. Forța muschilor cade și este necesară o pauză pentru a le restabili. Acest lucru explică de asemenea faptul că o persoană care stă din când în când suportă greutatea corpului de la un picior la altul.

În terminologia sportivă, se folosesc următoarele concepte:

- ritmul muncii - o anumită secvență de alternanță a operațiunilor de lucru și a elementelor lor individuale în procesul de activitate;

- rata de lucru - numărul de operațiuni efectuate consecutiv pe unitate de timp.







În acest caz, puterea este adesea definită ca fiind rata la care se efectuează lucrarea sau consumul de energie.

Ergometre. Pentru a măsura munca unei persoane, ei folosesc instrumente numite ergometre. De exemplu, un ergometru de bicicletă este proiectat pentru a măsura munca și puterea utile atunci când conduceți bicicleta. Pentru a face acest lucru, o banda de otel este aruncata peste marginea rotii, pe care subiectul o roteste. Forța de frecare dintre centură și marginea roții este măsurată de un dinamometru. Întreaga activitate a subiectului este cheltuită pentru depășirea fricțiunii. Înmulțind lungimea circumferinței roții prin forța de frecare, găsiți lucrul efectuat cu fiecare revoluție. Cunoscând numărul de revoluții și timpul de testare, determinați munca totală și puterea medie.

Rularea energiei. Să presupunem că ruloul se deplasează cu o viteză constantă de-a lungul unei suprafețe orizontale. Lucrarea care se face este redusă la depășirea fricțiunii și a rezistenței la aer. În timpul funcționării, acțiunea de frecare este mică, dar, totuși, funcționarea la o viteză constantă este asociată cu o cheltuială semnificativă de energie. Energia este cheltuită pe mișcarea corpului alergătorului în sus și în jos și pe împingerea picioarelor din sol. În plus, corpul alergătorului transformă energia în căldură. Un motiv suplimentar pentru pierderea de energie este faptul că picioarele alergătorului, a căror masă este de aproximativ 40% din greutatea corporală (a se vedea tabelul 5.1), sunt accelerate constant și frânate în timpul funcționării. Prin urmare, munca făcută de către mușchii piciorului pentru a menține corpul în mișcare înainte la o viteză constantă este mare.

În prima aproximare, putem presupune că munca realizată de către mușchii alergătorului într-o singură etapă este proporțională cu energia cinetică raportată piciorului respectiv, care, după ce se îndepărtează de la sol, este reportat: A

mv2 (m este masa piciorului). În același timp, această lucrare este definită de formula A = F # 8729; d, unde F este forța musculară, d este distanța la care mușchii îndeplinesc activitatea la fiecare pas. Se crede că forța musculară (F) este proporțională cu pătratul lungimii caracteristice (L2), iar masa (m) este proporțională cu cubul lungimii caracteristice (L3). În plus, distanța d este proporțională cu L. În consecință,

Astfel, putem presupune că viteza pe care alergătorul o poate sprijini nu depinde de dimensiunea sa. Valorile aproximative ale vitezelor pe care o persoană și unele animale le pot dezvolta sunt prezentate în Tabelul. 5.3.

Oamenii sunt alergători neimportanți. Acest lucru se explică prin faptul că masa picioarelor unei persoane este de aproximativ 40% din greutatea corporală și necesită cheltuieli considerabile de energie pentru fiecare frânare și accelerare. Cele mai rapide animale au picioare subțiri, iar vracul este concentrat în organism. Masele mari ale picioarelor la unele animale (leu, tigru, pisici mari) sunt adaptate pentru a sări, și nu pentru a alerga rapid.

Viteza animalelor și a oamenilor

Omul este limitat în cantitatea muncii sale, nu numai energia necesară pentru aceasta, ci și viteza utilizării sale, adică puterea. De exemplu, o persoană se poate deplasa mult pe scări înainte de a fi forțată să se oprească pentru că a consumat prea multă energie. Cu toate acestea, atunci când urcați într-un ritm înalt, poate cădea în epuizare, rupând doar o mică parte a căii. În acest caz, restricția pune cantitatea de energie consumată, adică viteza cu care o persoană, prin procese biochimice, transformă energia chimică a alimentelor în muncă mecanică. Faptul că organismul activ funcționează adesea pe marginea capabilităților sale limitative este confirmat de multitudinea de cazuri în care sportivii din competiții distrug mușchii, ligamentele, tendoanele.

Cheltuielile energetice ale unei persoane pentru diverse activități (valori orientative)

Consum de putere, W

Pregătire pentru cursuri

Exerciții practice (lucrări de laborator)

Citirea mea

Mers pe un drum plat la o viteză de 5 km / h

Consumul de energie al unei persoane cu masa de 70 kg pentru diferite activități și pentru efectuarea exercițiilor fizice este prezentat în tabelul nr. 5.4 și 5.5

Cheltuielile de energie ale unei persoane la efectuarea exercițiilor fizice în grupul de formare fizică terapeutică







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: