7.8: Праця, енергія та сила у людей
- Внесок OpenStax
- Загальна фізика в OpenStax CNX
Перетворення енергії у людей
Наші власні тіла, як і всі живі організми, є машинами для перетворення енергії. Збереження енергії передбачає, що хімічна енергія, що зберігається в їжі, перетворюється на робочу, теплову та/або зберігається як хімічна енергія в жировій тканині. (Малюнок 7.09.1.) Частка, яка потрапляє в кожну форму, залежить як від того, скільки ми їмо, так і від рівня фізичної активності. Якщо ми їмо більше, ніж потрібно для роботи і залишаємось у теплі, решта надходить у жир.
Рисунок \ (\ PageIndex \): Енергія, яку споживає людина, перетворюється на робочу силу, теплову енергію та накопичений жир. На сьогоднішній день найбільша частка йде на теплову енергію, хоча частка змінюється залежно від виду фізичної активності.
Споживання енергії у стані спокою
Швидкість, з якою організм використовує харчову енергію для підтримки життя та виконання різних видів діяльності, називається швидкістю обміну речовин. Загальний коефіцієнт перетворення енергії людини, що перебуває в стані спокою, називається базальною швидкістю обміну речовин (BMR) і розподілений між різними системами організму, як показано в таблиці. Найбільша частка надходить у печінку та селезінку, а мозок йде далі. Звичайно, під час енергійних вправ енергоспоживання скелетних м’язів та серця помітно зростає. Близько 75% калорій, спалених за день, витрачається на ці основні функції. BMR - це функція віку, статі, загальної маси тіла та кількості м’язової маси (яка спалює більше калорій, ніж жир). У спортсменів більший показник BMR завдяки цьому останньому фактору.
| Печінка та селезінка | 23 | 67 | 27 |
| Мозок | 16 | 47 | 19 |
| Скелетні м’язи | 15 | 45 | 18 |
| Нирки | 9 | 26 | 10 |
| Серце | 6 | 17 | 7 |
| Інший | 16 | 48 | 19 |
| Підсумки | 85 Вт | 250 мл/хв | 100% |
Споживання енергії прямо пропорційне споживанню кисню, оскільки процес травлення в основному є одним із способів окислення їжі. Ми можемо виміряти енергію, яку люди використовують під час різних видів діяльності, вимірюючи їх споживання кисню. (Див. Рисунок 7.09.1.) Приблизно 20 кДж енергії виробляється на кожен літр споживаного кисню, незалежно від типу їжі. У таблиці наведені норми споживання енергії та кисню (витрачена потужність) для різних видів діяльності.
Сила робити корисну роботу
Роботу, яку виконує людина, іноді називають корисною, тобто роботою, яка виконується у зовнішньому світі, наприклад, підняття тягарів. Для корисної роботи потрібна сила, що діється на зовнішній світ через відстань, і тому вона виключає внутрішню роботу, таку, яку виконує серце при перекачуванні крові. Корисна робота включає роботу, що виконується підйомом по сходах або розгоном до повного ходу, оскільки це досягається зусиллям на зовнішній світ. Сили, що діють на організм, є неконсервативними, тому вони можуть змінювати механічну енергію \ ((KE + PE) \) системи, над якою працює, і це часто є метою. Наприклад, бейсболіст, кидаючи м'яч, збільшує як кінетичну, так і потенційну енергію м'яча.
Якщо людині потрібно більше енергії, ніж вона споживає, наприклад, під час енергійної роботи, організм повинен використовувати хімічну енергію, що зберігається в жирі. Тож вправи можуть бути корисними при втраті жиру. Однак кількість фізичних вправ, необхідних для втрати жиру або для спалення зайвих калорій, спожитих того дня, може бути великим, як це показує Приклад 7.09.1.