Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Робота і потужність, які характерні для людини, залежать від багатьох факторів. При короткочасних зусиллях людина може розвивати потужність порядку кількох кіловат. Наприклад, якщо спортсмен масою 70 кг підстрибує так, що його центр мас подни-мається на 1 м (по відношенню до нормального стійці), а фаза Отта-кивання триває 0,2 с, то він розвиває потужність близько 3,5 кВт.
При ходьбі з постійною швидкістю по рівному місцю людина також здійснює роботу, хоча його кінетична енергія не изме-вується. В даному випадку енергія витрачається головним чином на періодичне підняття центру мас тіла і на прискорення або уповільнення ніг. Частина 'цієї енергії йде на нагрівання організму за рахунок «опору» його частин і нагрівання навколишнього сере-ди. Наприклад, людина масою 70 кг при ходьбі зі швидкістю 5 км / год розвиває потужність близько 60 Вт. Із зростанням швидкості ця потужність швидко збільшується, досягаючи 200 Вт при швидкості 7 км / год. При їзді на велосипеді положення центру мас челове-ка змінюється набагато менше, ніж при ходьбі, і прискорення ніг теж менше. Тому потужність, що витрачається при їзді на
велосипеді, значно менше: 30 Вт при швидкості 9 км / год, 120 Вт при 18 км / ч.
Робота, що здійснюється м'язами при виконанні активних дви-жений, називається динамічною. Ця робота пов'язана з переме-щением частин тіла. У тому випадку, коли людина зберігає свою позу незмінною, такі переміщення відсутні, а при відсутність про-наслідком переміщення робота всіх сил дорівнює нулю. Тому може здатися, що людина, що стоїть нерухомо, не витрачає енергію. Однак досвід показує, що збереження нерухомої пози в тече-ня тривалого часу викликає значне стомлення. Ще більшу втому відчуває людина, що тримає у витягнутій руці гантель. Сидяча людина також відчуває втому м'язів спини і поперекової області, якщо на плечі йому помістити вантаж. Причина втоми (а значить і енерговитрат) при статичних на-навантаженнях полягає в тому, що спокій в даному випадку є кажу-щимся. Внаслідок біологічної активності м'язів у людини завжди спостерігається фізіологічний тремор (лат. Tremor - дро-жание). При цьому відбуваються непомітні оку дуже дрібні і дуже часті скорочення і розслаблення м'язів. Слідчий-но, м'язи постійно здійснюють роботу (таку роботу називають статичної) і витрачають запас енергії. Сила м'язів падає і потрібно перерву для її відновлення. Цим і пояснюється те, що стоїть людина час від часу переносить вагу тіла з однієї ноги на іншу.
У спортивній термінології використовуються такі поняття:
-ритм роботи- певна послідовність чергуються-вання робочих операцій і їх окремих елементів в процесі діяль-ності;
-темп роботи- число послідовно виконуваних опе-рацій в одиницю часу.
При цьому потужність часто визначають як темп, в якому ви-виконується робота або витрачається енергія.
Ергометри. Для вимірювання роботи людини застосовують при-бори, звані ергометри. Наприклад, велоергометр перед- призначений для вимірювання корисної роботи і потужності при їзді на велосипеді. Для цього через обід колеса, яке обертає досл-туемий, перекинута сталева стрічка. Сила тертя між стрічкою і ободом колеса вимірюється динамометром. Вся робота іспитуя-мого витрачається на подолання тертя. Помноживши довжину окруж-ності колеса на силу тертя, знаходять роботу, зроблену при
кожному обороті. Знаючи число обертів і час випробування, визна-ляють повну роботу і середню потужність.
Енергетика бігу. Припустимо, що бігун пересувається з по-постійної швидкістю по горизонтальній поверхні. Робота, ко-торая при цьому відбувається, зводиться до подолання тертя і з-спротиву повітря. При бігу дію тертя невелика, але, тим не менш, біг з постійною швидкістю пов'язаний зі значними витратами енергії. Енергія витрачається на рух тіла бігуна вгору-вниз і на відштовхування ногами від грунту. Крім того, тіло бігуна перетворює енергію в теплоту. Додаткова причина втрати енергії полягає в тому, що ноги бігуна, маса кото-яких складає приблизно 40% від маси тіла (див. Табл. 5.1), в про-процесі бігу постійно прискорюються і гальмуються. Тому робота, виконувана м'язами ніг для підтримки руху тіла впе-ред з постійною швидкістю, велика.
У першому наближенні можна вважати, що робота, що виконується-травня м'язами бігуна за один крок, пропорційна кінетичної енергії, що повідомляється тій нозі, яка після відштовхування від зем-ли виноситься вперед: А - mv 2 (m - маса ноги). У той же час ця робота визначається формулою А = Fd, де F - сила м'язів, d - відстань, на якому при кожному кроці м'язи виконують ра-боту. Вважається, що сила м'язів (F) пропорційна квадрату характеристичної довжини (L 2), а маса (т) пропорційна кубу характеристичної довжини (L 3). Крім того, відстань d пропор-нальних L. Отже,
Таким чином, можна вважати, що швидкість, яку може підтримувати бігун, не залежить від його розмірів. Орієнтовні значення швидкостей, які можуть розвивати людина і Незнач-які тварини, представлені в табл. 5.3.
Люди - неважливі бігуни. Це пояснюється тим, що маса ніг людини становить близько 40% маси тіла і вимагає значитель-них витрат енергії при кожному гальмуванні і розгоні. Найшвидші тварини мають худі ноги, а основна маса з-осередком в тілі. Великі м'язи ніг у деяких тварин (лев, тигр, великі кішки) пристосовані для стрибків, а не для швидкого бігу.
