Я увидел здесь довольно простое домашнее задание , в котором спрашивалось, сколько работы нужно, чтобы поднять вес в 200 кг, и хотя математика для основного ответа проста, тяжелоатлет во мне вместо этого хотел подойти к этому вопросу с критическим и прагматичным взглядом. Есть много факторов, которые можно было бы учесть, чтобы легко получить значение, отличное от ответа в консервативной области (например: 1960 Н на 1 метр).
Я полагаю, что точные ответы, очевидно, невозможны. Вместо этого я хочу посмотреть, какие методологии можно использовать, чтобы начать формализовать мои предстоящие рассуждения (а также воспользоваться этой возможностью, чтобы исправить любые имеющиеся у меня неправильные представления) в надежде найти разумный метод для создания ответа с большим количеством данных. Я также хотел бы увидеть аналогичные биомеханические исследования и связанные с ними материалы.
Я в основном разбил эту проблему на два уровня:
Механический:
Тело человека представляет собой набор опорных конструкций (в основном изогнутые фермы), сложной мышечной ткани (нелинейные пружины с различными точками крепления) и соединительной ткани (ограничители). Кое-что, что я действительно хотел бы уточнить здесь, это то, как продолжительность подъема может повлиять на выполняемую работу.
Термодинамический:
Наше тело метаболизирует химические вещества, чтобы генерировать запас энергии в тканях, а затем расщепляет эту ткань на работу и тепло. Давайте проигнорируем энергию, потерянную из-за пищеварения и других вторичных факторов, и вместо этого оценим эффективность человеческого «двигателя» в зависимости от того, сколько работы он создает из энергии, которую он тратит на выполнение упражнения.
Проблема:
Допустим, у нас есть (крупный) мужчина, который поднимает штангу на 1 метр над землей, когда выполняет становую тягу, приседания или жим лежа.
Сколько энергии тратит это тело на перемещение 200 кг при каждом движении?
Сколько энергии затрачивает это тело, чтобы переместить 200 кг при каждом движении?
Что ж, я полагаю, вы прекрасно понимаете, что если пренебречь трением воздуха, то работа над штангой будет равна . Именно столько энергии человек тратит на подъем штанги.
Этот вопрос может быть полезен. В нем говорится, что КПД для человеческого организма в среднем при езде на велосипеде составляет 20%. Так что можно с уверенностью сказать, что мужчина использовал энергия, потраченная при подъеме штанги и теряется.
Имейте в виду, что люди тратят энергию только на то, чтобы жить, в отличие от машин, гораздо сложнее отделить количество энергии, используемой для конкретных задач, от общего количества энергии, используемой за определенный промежуток времени.
Я думаю, что энергия, затраченная на выполнение становой тяги, связана (возможно, нелинейным образом) с работой, затраченной на перемещение штанги. Если вы определяете работу как всегда:
Сейчас никто точно не может сказать, какова эффективность «человека-машины». Действительно, когда вы поднимаете тяжести одинаково в течение длительного времени, ваше тело улучшает их эффективность. Вот почему, если вы хотите сжечь калории, вам следует периодически менять упражнения.
Еще один факт: энергия, используемая для работы, составляет небольшую часть ежедневного потребления. Более или менее 70% используется для метаболизма.
Скайлер