Имя материала: Биомеханика

Автор: Владимир Иванович Дубровский

Энергетика локомоций

 

Энергетический обмен осуществляется в результате преобразования питательных веществ в энергию. Энергия используется для обеспечения функции мышц. Интенсивность энергопродукции организма в целом зависит от количества выделенной энергии (внешняя работа, тепло) и от количества запасенной энергии (депонирование питательных веществ, структурные преобразования) в единицу времени: общее количество выработанной энергии — это сумма внешней работы, тепловых потерь и запасенной энергии.

Энергетический обмен выражают в килокалориях на единицу времени. Однако в Международной системе единиц (СИ) в качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж): 1 Дж = 1 Вт. 1 секунда =2,39·10-4 ккал; 1 ккал = 4187Дж = 4,187кДж  0,0042МДж. Отсюда следует, что 1 кДж/ч  0,28 Вт (0,239 ккал/ч) и 1 кДж/сут 0,012 Вт ( 0,239 ккал/сут).

Механическая энергия передвижения человека обусловлена мощностью его мускулатуры и мощностью внешних факторов.

Работа, развиваемая мышцами в определенный отрезок времени, соответствует изменению механической энергии тела, которая, в свою очередь, состоит из двух компонент: кинетической и потенциальной энергии тела. Кинетическую и потенциальную энергию при расчете определяют приблизительно по кинематике тела или по движению общего центра тяжести (ОЦТ) тела.

Потенциальная энергия во время ходьбы меняется. Так, во время двойной опоры она минимальна и максимальна в момент вертикали (т. е. отталкивания от земли). Выявлено, что ко времени двойной опоры уменьшение потенциальной энергии приводит к возрастанию кинетической энергии тела к моменту вертикали (см. рис. 15.19). Таким образом, создаются условия для экономного расходования мышечной энергии. Расчет механической работы мышц в течение локомоторного цикла осуществляется методами прямой и непрямой калориметрии, или по количеству потребляемого кислорода.

 

Таблица 15.7

Расход энергии при различных видах спортивной деятельности (ккал)

Виды спорта

Мужчины

Женщины

Гимнастика, фехтование

3600—4200

3000-3600

Волейбол, баскетбол

4200—4500

3600-3800

Бегуны на короткие дистанции, прыгуны, метатели копья и диска

3700—4200

3200—3600

Бегуны на длинные дистанции

5000—5500

4200—4700

Бокс, борьба, тяжелая атлетика: в легком весе

4200-4500

3700-4000

среднем

4800—5000

4100-4500

тяжелом

5600—6000

4600—5200

Горные лыжи, прыжки с трамплина

4400—4600

3800—4100

Лыжные гонки

5200—5800

4200—4800

Коньки

4400—4800

3700—4100

Гребля

5200—5600

4200—4800

Плавание

4200-4800

3600-4100

Стрельба

3900-4300

3300-3600

Конный спорт

3800-4200

3400-3800

Велоспорт

5400-6000

4100-4600

Как видно на рис. 15.28, скорость энерготрат в зависимости от скорости локомоций растет нелинейно.

Любая механическая работа мышц (мышцы) всегда требует затраты энергии, независимо от того, сокращается (или удлиняется) мышца, или она находится в изометрическом сокращении (табл. 15.7).

Во время шагового цикла при ходьбе расход энергии меняется. Так, уменьшение механической энергии (работы) происходит в шаре при переднем толчке, когда мышцы ноги, преодолевая инерцию падающего вперед тела, тормозят его и преимущественно растягиваются ](см. рис. 15.19), а во время заднего толчка основная часть мышц сокращается и тем самым продвигается (перемещает) тело вперед. В другие фазы ходьбы активность мышц значительно снижена.

Отмечено, что темп ходьбы, бега, длина шага коррелирует с длиной тела (т. е. с ростом и особенно с длиной ног), что в результате сопровождается довольно высокой корреляцией между энерготратами и весом идущего (или бегущего) человека (H.J. Ralston, 1958; С. Wyndham et al, 1971; W.H. Walt, C.H. Wyndham, 1973 и др.).

 

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 | 120 | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 | 143 | 144 | 145 | 146 | 147 | 148 | 149 | 150 | 151 |