Как конвертировать калории в ватты на аттракционах Strava?

Я пытаюсь выяснить, как я могу конвертировать калории в ватт-часы на аттракционах Strava. Я знаю эту формулу, 1 kJ = 1000 Wsно единица измерения калорий другая. Когда я искал формулу для перевода калорий в джоули, я нашел это:

1 cal(th) = 4.184 J

Однако, когда я вычисляю по этой формуле, это не дает мне никакого значимого результата.

Можете ли вы проверить ниже поездку и сказать мне, как узнать среднюю мощность в ваттах?

https://www.strava.com/activities/6797539669

Интересно, как эти расчеты будут сравниваться с эмпирическими показаниями измерителя мощности для той же поездки.
Расчетная мощность Strava намного ниже показаний измерителя мощности: youtu.be/7vG8Z906rPo
"Ватт в час" не имеет смысла, так как ватт - это единица мощности, т.е. скорость энергии. Вы можете преобразовать энергию в калории и в ватт-часы - это то, что вы имели в виду?
Правильная формула 1J = 1Ws, где J, Wи s- единицы Джоуль, Ватт и секунда, соответственно. Пожалуйста, исправьте формулу в первом абзаце. Также обратите внимание, что американцы имеют раздражающую привычку называть килокалорию kcalили большую калорию Calпросто калорией. Что, конечно, в корне неправильно. И что легко и излишне путает такие расчеты в 1000 раз: 1cal = 4.184Jи 1kcal = 1Cal = 4.184kJ.
@Criggie: Я предполагал, что она ехала с измерителем мощности, но решил не публиковать данные?
Я внес изменения, чтобы исправить неправильные единицы измерения в вашем вопросе. Надеюсь, я сохранил ваш смысл. Может быть, использование правильной единицы измерения уже решает ваш вопрос?
@EricDuminil Верно. Исправил и это.
Я езжу без измерителя мощности, но Strava обычно отображает свою оценку и среднее значение. Тот факт, что я не вижу его в этой поездке, указывает на то, что он на самом деле записан, но скрыт (как предполагает @Michael). Еще совет - это профессионал (двойные линии в индикаторе подписчиков)
@TobySpeight Ватт в час может быть немного избыточным в случае использования велосипеда, но Вт / с будет скоростью (наклоном) увеличения или уменьшения мощности в тренировке в режиме ERG на Zwift или аналогичном. Определенно вещь, по крайней мере ИМО. «Ускорение энергии», если хотите, хотя это немного сбивает с толку 😆
@LamarLatrell Я понимаю, что Strava рассчитывает эту расчетную мощность постфактум, потому что она использует большие данные других гонщиков и информацию о местности для определения уклона в любой точке маршрута. Ваш телефон/головное устройство не имеет доступа к этим данным, и это требует больших вычислительных ресурсов.
@ Ламар, это абсолютно верно, и мне нужно было более тщательно подбирать слова, чтобы поместить их в контекст (т. Е. Не имеет смысла при сравнении с калориями ). Хорошо, что вопрос был отредактирован, чтобы сделать его самосогласованным. :)

Ответы (4)

Превратив мой комментарий в ответ:

Ватт в велосипедном контексте обычно измеряется (или оценивается) как механическая мощность на колесе (или кривошипе). Сожженные калории — это (оценочная) общая потребляемая энергия. 2720 ​​ккал это 11,3 МВт. За 4 часа 3 минуты это составляет в среднем 765 Вт общей (тепловой + механической) выходной мощности. Предполагая, что мышечная эффективность составляет 22%, средняя механическая выходная мощность составит 168 Вт.

Обычно сожженные калории оцениваются на основе измеренной механической мощности. Большая неопределенность на самом деле связана с (не)эффективностью мышц. Я смутно припоминаю 30%, но быстрый поиск в Google показывает 18-24%. Это очень сильно варьируется между людьми, а также зависит от интенсивности.

Я думаю, что точные цифры должны быть такими: 2,720 ккал — это 11,38 МВт. (1 кал = 4,184 Дж) За 4 часа 3 м это в среднем 780,55 Вт общей (тепловой + механической) выходной мощности. Предполагая, что мышечная эффективность составляет 22%, это будет средняя механическая выходная мощность 171 Вт.
Небольшая придирка: 22% КПД мышц — это предположение, и притом это что-то вроде среднего значения. Люди будут несколько различаться в том, какова их фактическая мышечная эффективность. К сожалению, у вас нет практического способа измерить свои (это может быть лабораторное тестирование). Еще немного информации здесь, статья (я полагаю) в открытом доступе ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3761728
@WeiwenNg: Да, но измеритель мощности (или Strava) также делает простое предположение для получения числа «сожженных калорий». Я думаю, что ван Влейтен в примере ОП просто решила не публиковать свои цифры мощности. Но, возможно, ее «калории» все еще основаны на реальных значениях измерителя мощности и могут быть преобразованы обратно в реальную мощность, если знать коэффициент преобразования, который использует Garmin (или Strava).
@Michael: Да, из моих поездок видно, что я могу скрыть мощность, а калории не меняются, поэтому похоже, что они основаны на реальных данных о мощности. Кроме того, когда я вычисляю, какой должна быть валовая метаболическая эффективность, чтобы соответствовать тому, что показывает Strava, я получаю 0,215 (с точностью до округления, которое использует Strava).

Небольшая деталь для широкой публики: в рассматриваемой поездке отсутствуют фактические измерения измерителя мощности. Вполне вероятно, что рассматриваемая велосипедистка хотела скрыть данные своего измерителя мощности от Strava, поскольку она является известным профессиональным гонщиком.

Если данные измерителя мощности отсутствуют, Strava оценивает мощность с помощью алгоритма. У него есть скорость от велокомпьютера (хотя если скорость измерялась по GPS, будет некоторая неточность). Он также знает профиль высот маршрута. Он также должен знать вес гонщика — или, по крайней мере, вес, который гонщик ввел в Strava, который может быть или не быть текущим. Он будет делать предположения о сопротивлении качению и нескольких вещах, связанных с аэродинамическим сопротивлением. Примечательно, что плотность воздуха меняется в зависимости от температуры, и я считаю, что Strava предполагает температуру около 15 ° C для всех поездок. Он также предполагает коэффициент аэродинамического сопротивления гонщика, и он будет варьироваться в зависимости от вашего положения и, в меньшей степени, от вашего велосипеда.

Таким образом, данные о мощности, оцененные алгоритмом, являются лучшим предположением. Для многих спортсменов они могут быть достаточно хорошими. Могут быть некоторые крайние случаи, когда они являются плохим предположением - например, если ваше положение особенно аэродинамическое или неаэродинамическое, если давление воздуха заметно отличается от предположения и т. д. Таким образом, это не влияет на арифметику получения из сообщаемых калорий на среднюю мощность за поездку. Это больше влияет на достоверность расчетной мощности.

Еще один шаг в арифметике, как уже упоминалось, — это допущение общей эффективности. То есть обычно измеритель мощности измеряет мощность, которую вы вкладываете в трансмиссию. Тем не менее, наши тела не идеально эффективны в преобразовании энергии из пищи в движение по сравнению с общей эффективностью всадника. Таким образом, поле выполненной работы в Strava, выраженное в кДж, представляет собой объем работы, которую вы проделали с вашей трансмиссией, измеренный измерителем мощности или алгоритмом мощности Strava. Поле «Сожжено калорий» в калориях — это оценка того, сколько энергии ваше тело израсходовало, чтобы выполнить заявленный объем работы на трансмиссии.

Одно исследование, которое я нашел (и процитировал в комментарии), показало, что для его выборки опытных велосипедисток средняя общая эффективность составила 23,2% со стандартным отклонением 3,5 процентных пункта при их функциональной пороговой мощности. То есть, если выборка репрезентативна, 95 % велосипедисток должны иметь общую эффективность в пределах примерно 2 стандартных отклонений от среднего значения, что подразумевает диапазон от 16,2 % до 30,2 %. Это довольно большой диапазон. Мужчины могут иметь несколько более низкую валовую эффективность.

Это только одно исследование. Могут быть и другие исследования общей эффективности, которые я не стал искать. Если вы ищете в Pubmed, «общая эффективность» может быть стандартным ключевым словом, что упростит поиск. Однако обратите внимание, что не во всех исследованиях может использоваться одно и то же стандартное ключевое слово. В отличие от функциональной пороговой мощности, я не верю, что существует практический способ измерить вашу собственную общую эффективность, кроме лабораторного теста в лаборатории физиологии упражнений.

В качестве рабочего примера из моих тренировок, о недавней поездке на 78,4 мили, Strava сообщил:

  • 1916 кДж общая работа (т.е. измерено на трансмиссии)
  • Сожжено 1963 калории (т.е. расчетная работа, проделанная моим телом)

Исходный пост верен, что калории и кДж фактически измеряют общую энергию. Используя коэффициент преобразования 4,184 кДж (то есть тысячу джоулей, которые пропустил OP) в 1 калорию, мы действительно получаем 8 213,192 расчетных кДж, сожженных телом.

В комментарии Р.Чунга говорится, что Strava предполагает общую метаболическую эффективность около 0,215, т.е. Strava предполагает, что каждая сожженная телом калория затрачивает 0,215 калорий работы на трансмиссию. В связанном исследовании сообщается, что средний GE для тренированных велосипедистов-мужчин при 60% максимальной аэробной мощности составил 0,217 (со стандартным отклонением 0,016). Я считаю, что 60% САД приходится на темповую скорость, может быть, около 60-70% функциональной пороговой мощности. Разделив 1916 (общая работа, выполняемая трансмиссией) на 8213 (энергия, затрачиваемая телом), я получаю 0,233.

Взяв 1916 кДж работы трансмиссии и разделив на 0,217 (средний КПД тренированного велосипедиста-мужчины), я получаю 8829 кДж энергии, сожженной телом. Это должно быть 2110 калорий.

Теперь, чтобы проиллюстрировать эффект индивидуальной вариации. Около 68% людей находятся в пределах 1 стандартного отклонения от среднего значения нормального распределения, т.е. мы ожидаем, что 68% тренированных велосипедистов-мужчин имеют GE между 0,201 и 0,233. Они переводятся в калории (т.е. израсходованные телом) в 2278 и 1965 калорий. Это более широкий диапазон, если вы смотрите на людей в пределах 2 стандартных отклонений от среднего.

По сути, если вы сидите на строгой диете, помните, что даже с измерителем мощности вы должны уточнять потребление в зависимости от других измерений, таких как регулярное взвешивание. В настоящее время я не знаю практического метода оценки собственной общей эффективности.

Другая возможная причина ошибок в оценочной мощности заключается в том, что Strava не знает, едет ли гонщик в одиночку или в группе. Это огромная разница, которую Strava не может компенсировать.
Это не гонка. Просто тренировочный заезд.
@RoelSchroeven, а когда в группе, где в группе? Даже для нас, обычных людей, соло и по очереди в паре имеет большое значение.
@FreeMan достаточно честно. Существует несколько источников данных о погоде для Strava, поэтому никто из нас не может быть в курсе всех изменений.
@Эндер отметил. Я увидел имя велосипедиста, о котором идет речь, и сразу же связался со Страде Бьянке.
В Strava можно «скрыть» мощность, даже если используется измеритель мощности, и, похоже, это не влияет на отображаемое значение калорий; Я только что проверил это на нескольких разных поездках. Таким образом, если AvV собирал данные о мощности (вероятно), но решил скрыть их, похоже, что Strava не переоценивает мощность и не основывает на этом калории. Я также проверил свои собственные необработанные данные, и оказалось, что Strava делает предположение о общей метаболической эффективности около 0,215.

У каждого гонщика будет разная эффективность, которая немного изменит ситуацию, но обычно используемая формула, обеспечивающая «достаточно хорошую» оценку, выглядит следующим образом:

Необходимое потребление калорий (ккал) = Вт * Часы * 4

Мы можем изменить это, чтобы оценить ватты из калорий (ккал):

Ватт = калории / (часы * 4)

Я хотел бы отметить, что для поездки, которую вы связали, средняя мощность не особенно полезная метрика - есть много подъемов / спусков. Вероятно, восхождение было выполнено с гораздо большей мощностью, а спуск - с гораздо меньшей.

Редактировать: включая полную математику для комментаторов и минусовщиков.

100 Вт = 100 Дж/с

100 Дж/с * 3600 (секунд в час) = 360000 Дж/ч

360000 / 4,186 = 86001 калорий = 86 ккал (калорий) в час

Обратите внимание на разницу между калориями, обозначенными маленькой буквой С, и диетическими единицами, обозначенными большой буквой С.

Велосипедисты имеют эффективность от 18 до 25% в зависимости от человека - число в середине этого диапазона составляет 21,5%.

Ккал, необходимые для выработки 100 Вт на педалях в течение 1 часа = 86 / 0,215 = 400 ккал.

Нет нет нет. Чего-то не хватает в вашей "достаточно хорошей" оценке. Следует добавить эффективность, потому что один ккал составляет примерно 1,163 Втч, а не 4 Втч. Я знаю, что мы на bikes.stackexchange, но все же: вопрос уже содержит совершенно неправильные единицы, ответы не должны также включать неправильные уравнения физики.
@EricDuminil Я отредактировал сообщение, включив в него математику (и единицы СИ), так как кажется, что вы боролись. Я надеюсь, что вы пересмотрите свое мнение
@cmaster-reinstatemonica я не уверен, был ли комментарий адресован мне или Эрику, но обратите внимание, что я обновил ответ с полной математикой
Да, мой комментарий был адресован вам, иначе я бы добавил «на» Эрика. И спасибо за разъяснение. И извините, что не сделал математику сам, так как это не совсем сложно...
Я не борюсь с единицами, большое спасибо. Первое уравнение в вашем ответе по-прежнему неверно в 4 раза. Вам нужно где-то явно включить эффективность в это уравнение. Прямо сейчас это выглядит как пи = 1.
@EricDuminil, пожалуйста, объясните, почему это неверно в 4 раза ПОСЛЕ того, как я показал вам математику, чтобы доказать, что это правильно. Калории (ккал) = Вт * Часы * 4 -> 400 = 100 * 1 * 4 -> 400 = 400
@EricDuminil помните, что вы можете добавить отдельный ответ со своим взглядом на то, какой должна быть математика. Общеизвестно, что с оценками трудно согласиться.
Для меня это выглядит как достойное совпадение со Strava (чтение через несколько часов после редактирования с добавлением математики). Strava утверждает, что я потреблял в среднем 133 Вт за чуть менее 10 часов езды и сжег 4291 ккал. Возвращаясь к предположению Strava в обратном направлении, получается около 26%. Я почти уверен, что раньше их было 25,0%.
@EricDuminil эмпирическое правило («достаточно хорошая оценка») эффективно использует множество факторов, близких к 4 (x10 ^ 3): количество Дж в одной килокалории, количество секунд в часе и обратное эффективности человека. Умножьте 2 из них вместе, разделите на 3, и вы получите 4 (с точностью до ошибки, намного меньшей, чем ошибка в оценке мощности Strava). Хотя вы можете предпочесть другое представление, приблизительная формула просто сводит все константы в одну.
1 кал по определению равен 4,1868 Дж. Таким образом, 1 ккал — это 4186,8 Дж или 1,163 Втч. Проблема с вашим первым уравнением заключается в том, что оно содержит символы, которые выглядят как единицы, но на самом деле представляют физические величины, выраженные в соответствующих единицах. Поэтому, когда вы пишете «ккал», вы на самом деле имеете в виду «потребление пищи (выраженное в ккал)» или «потребление пищи/ккал», а «Ватт» на самом деле означает «механическую мощность (выраженную в Вт)» или «механическую_мощность/Вт».
@EricDuminil было бы совершенно справедливо приравнять ккал диетологов к работе. Ведь пищевая ценность – это всего лишь химическая энтальпия, определяемая полным окислением в калориметре. Энди уже упомянул, что есть фактор эффективности. Это может быть меньше единицы, поскольку у нас есть определенный способ перехода от энтальпии к механической работе (ср. статистическую физику и термодинамику).
@gchenk: я сдаюсь. Я, видимо, единственный, кого беспокоит то, как написано первое уравнение. «ккал = 4 Втч» просто неверно, и его нельзя спасти постскриптумами, комментариями, велосипедами, статистической физикой или теорией великого объединения.
@ChrisH: Да, ваше объяснение имеет смысл, и то, как представлено первое уравнение, действительно является проблемой.
@EricDuminil исправлено?
@MaplePanda: это небольшой шаг в правильном направлении.
Если вам интересно, я задал вопрос на физике stackexchange ( physics.stackexchange.com/q/699915/148854 ) о том, как написать приведенное выше эмпирическое правило. На physics.stackexchange.com/a/699927/148854 есть хорошие советы.

Я думаю, что в вопросе есть основное недоразумение, которое не подчеркивает ни один из ответов. Существующие ответы, кажется, подчеркивают только то, что есть две меры энергии, потребление энергии и выход энергии, но, похоже, упускают из виду тот факт, что тот, кто задал этот вопрос, очевидно, не знает, в чем разница между энергией и мощностью.

Калории и джоули являются мерой энергии. Энергия – это то, что содержится, например, в пище. Больше еды, больше энергии.

Ватт – это мера мощности, скорость передачи энергии. Один ватт — это один джоуль в секунду.

Также вы должны отметить, что калория может относиться либо к реальной калории, либо к килокалории. Чтобы из калорий получить килокалории, разделите на 1000; чтобы получить калории из килокалорий, умножьте на 1000. Если кто-то говорит килокалории, вы можете ему доверять. Если кто-то говорит о калориях, это может означать либо реальные калории, либо килокалории. Вам нужно будет попробовать оба и посмотреть, какая единица дает разумные значения.

Итак, если за 15-минутную поездку вы сожжете 120 килокалорий, это 4,184 * 120 * 1000 = 502080 джоулей. 15 минут это 900 секунд. Таким образом, скорость использования дополнительной энергии пищи составляет 502080/900 = 557,87 ватт (или джоулей в секунду). Конечно, в этой поездке велосипедист также использует энергию, необходимую для основного метаболизма, 557,87 Вт — это скорость, с которой используется дополнительная энергия пищи по сравнению с основным метаболизмом.

Вы можете оставить его там, если вас интересует ввод энергии. Однако, если вы хотите получать энергию, вам нужно знать, насколько эффективно человек преобразует энергию пищи в механическую энергию. Я предполагаю, что 25% — это разумная эффективность преобразования, так что это даст 0,25 * 557,87 Вт = 139,47 Вт. Отсюда мы можем заметить, что значения, которые я изобрел, были не для гоночного велосипедиста, а скорее для случайного воскресного гонщика, как гоночного велосипедиста. произвел бы больше мощности.

Обратите внимание, что верны как 557,87 Вт, так и 139,47 Вт. 557,87 Вт — это скорость, с которой велосипедист преобразует дополнительную энергию пищи в механическую и тепловую энергию. 139,47 Вт — это механическая энергия. Тогда тепло будет равно 557,87 Вт - 139,47 Вт = 418,40 Вт. Вырабатываемое тепло - это то, почему велосипедисты потеют.

Таким образом, чтобы рассчитать ватты из калорий, вам также нужна продолжительность поездки, одних калорий недостаточно. Если вы этого не знаете, вы не можете сказать, сколько ватт производит велосипедист. Это может быть кратковременная интенсивная езда, а мощность выработки экстремальна, чего могут достичь только велосипедисты-гонщики. Также может быть, что поездка представляет собой длительную повседневную поездку, а мощность производства практически равна нулю, что легко достижимо велосипедистом по воскресеньям. Оба этих двух аттракциона могут иметь одинаковое количество сожженных калорий.

Как конвертировать калории в ватты на аттракционах Strava?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v