人在水平路面上行走是否做功呢?当简单地将人看成一个整体,人在水平路面上行走时,受到的重力方向与运动的方向垂直,人就没有对外做功。
但实际上,人在行走的过程中,由于迈步会引起人体重心高度不断下降、上升、再下降、再上升的循环变化,这样就需要不断地克服自己身体的重力而做功。
下面我们来估算一下,一个成年人在水平路面上步行1km的路程要做多少功。
假定人体的质量为m=60kg,腿长l=1m,步长d=0.75m。
每次迈步时,人体重心的高度变化:每次迈步克服重力所做的功:步行1km做功:下面我们看看某运动APP运算统计人步行能耗和上述计算结果是否相符: 204千卡=204×4200J=856800J 行走1km的能耗为:856800J/2.99=285600J 咦,285600J是58400J的五倍多,这是为什么?其实,人在运动的过程中还有各种基础代谢要消耗更多的能量,而不仅仅是人身体高度变化这一小部分的能耗。
人在不同的状态下的输出功率是不同的1. 人步行时(轻松状态下)的输出功率:按照前面讨论一个成年男子步行1000m的情况为例,做功约为58400J,用时大约为800s,则功率为: 如果人长时间以此输出功率工作,应该感觉是比较轻松的。
2. 人爬楼梯时(稍微觉得累)的输出功率:一个成年男子在2分钟内爬上六楼。
那么他的功率为: 如果人长时间以这么大的输出功率工作,会感觉有些累。
3. 人如果快速爬楼时(很累),输出功率当然就会更大一些,以2012年“攀登中国”全国登塔健身大赛四川站的比赛冠军为例:来自于四川的选手封德军以8分23秒的速度获得了男子精英组的冠军,比赛过程中攀登了1580级台阶,垂直高度为216米。
假设选手的质量为70kg,那么,比赛过程中的平均输出功率为: 通常,普通人难以用这么大的输出功率持续工作。
4.人能达到的瞬间最大功率(利用爆发力做功的短时间功率),以举重运动员的抓举为例: 在2s内将150kg的杠铃举高1.6m,那么输出功率就为: 普通人的短时间的最大功率可能达到500W。
人体不对外产生力的作用时,也在做功。
一个成年人在熟睡的时候,消耗的功率大约是80w,这个功率用来维持其身体的代谢,因此把这个功率叫做基本代谢功率。
在进行一般脑力劳动时,例如学生在上课时,消耗的功率约为150w,其中约80w为基本代谢率,约40w消耗在脑的活动中。
不知疲倦的心脏心脏是人体的重要器官,心脏不停地有规律的搏动,是维持血液循环的动力源。
在安静状态下,人的心脏大约每跳动一次输送8×10^-5m^3的血液,正常人的血压,(可以看作是心脏输送血液的压强)的平均值为1.5×10^4pa,心跳大约每分钟75次,每次心跳约为0.8s。
那么,心脏的平均功率为:而当人剧烈运动时,心脏的功率可达安静状态下的十倍左右。
成年人每分钟心跳大约是七八十次,但在60到100次之间都属正常。
劳动时比安静时要跳得快些,女的比男的要跳得快些,孩子比大人要跳得快些,新生儿每分钟可以跳到150次。
平均说来,如果一个人活100岁,那么,他的心跳次数加起来总共可达40亿次左右。
生理学家发现,长期从事重体力劳动和进行激烈运动的人,他们的心脏得到了锻炼,心跳次数比常人要少得多。
我国有位足球运动员,每分钟心跳才37次;1928年奥运会上,有位运动员,每分钟才28次。
原来,心脏得到更好锻炼的人,心肌纤维变得粗大,心室壁变得厚实,心脏本身也扩大了。
英国一位前世界马拉松赛冠军于70岁因癌症去世后,医生发现他的心脏比正常人约重30%,送血管道——冠状动脉约粗1倍。
这样的心脏收缩起来自然非常强劲有力,每次跳动输送到全身的血液要比普通人成倍地增加。
所以,虽然跳得少,可由于血多,也能满足身体的正常需要。