人間の効率は何に依存するのでしょうか? 人間の馬力。 魚はもっと深いところを探しています...

仕事の激しさの増加とエネルギー消費量の増加を比較すると、消費エネルギー量から基礎代謝を差し引いた量が、人が消費する「有用な」エネルギーよりも常に大きいことがわかります。 機械的な仕事。 この不一致の理由は主に、化学エネルギーを変換する際に次のような事実にあります。 栄養素作業中、エネルギーの大部分は機械エネルギーに変換されることなく、熱の形で失われます。 エネルギーの一部は静電圧の維持に費やされますが、計算時に部分的にのみ考慮されます。 人間によって完璧な機械的な仕事。 人間のあらゆる動きには静的ストレスと動的ストレスの両方が必要ですが、両方の比率は仕事によって異なります。 したがって、胴体をまっすぐにして荷物を高さ 1 m から高さ 1.5 m まで持ち上げるのは、胴体を傾けて同じ荷物を高さ 0.5 m から高さ 1 m まで持ち上げるよりも少ないエネルギーで済みます。後者を傾けた状態に保つには、背中の筋肉のより大きな静的張力が必要です。

生成されるエネルギーの一部は、 化学反応、運動中に伸ばされる関節の拮抗筋や弾性組織からの運動に対する抵抗を克服すること、筋肉の変形に対する粘性抵抗を克服すること、運動の方向を変える際の体の可動部分の慣性を克服することに費やされます。 人間が実行する機械的仕事の量（カロリーで表されます）と、エネルギー消費量（これもカロリーで表示されます）との比は、エネルギー効率係数と呼ばれます。

効率の大きさは、仕事の方法、ペース、トレーニングの状態、その人の疲労によって異なります。 作業技術の品質を評価するために効率値が使用されることがあります。 したがって、金属ヤスリの動きを研究すると、作業キログラム力メートルごとに 0.023 kcal が消費されることがわかりました。これは、効率係数 1/ = 10.2 に相当します。
この比較的低い効率は、作業姿勢を維持するために胴体と脚の筋肉の緊張を必要とする、やすり作業中の静的な作業が大きいことによって説明されます。 他の種類の作業の場合、効率は金属やすりで見つかった値よりも高い場合も低い場合もあります。 以下は一部のジョブの効率値です。
重量挙げ................................................8.4
ファイル作業................................................10.2
垂直レバー操作（押し込み） 14.0
ハンドル回転................................20.0
サイクリング....................................30.0
効率が達成できる最高値 人体、- 30%。 この値は、脚と胴体の筋肉を使った、よく習得された習慣的な作業を行うことで達成されます。

場合によっては、作業効率の値により、物理的な作業を実行するためのより合理的な条件を確立し、特に最適な速度 (テンポ)、負荷、および作業の生産性を決定することができます。 ほとんどの場合、生産単位当たりのエネルギー消費量は最小となり、疲労するまで継続した場合、作業期間の途中の平均的な速度と負荷の程度で効率係数の逆数値が最大になります。

個々のケースにおける効率係数の変化、特に実行方法のみが異なる同種の作業を比較する場合、作業の特定の側面の合理性を評価するための基準の 1 つとして役立ちます。 しかし、働く人にとってのこの基準は、機械の性能を評価する場合のような決定的かつ普遍的な意味を持ちません。 にいる間 蒸気機関エネルギー変換の主な有益な効果は外部の機械的仕事だけであり、燃料から抽出された残りのエネルギーは無駄に失われると当然考えられ、消費されたエネルギーの一部は外部の機械的仕事ではなく、生命活動の増加に使われます。作業中および一時的に低下したパフォーマンスの回復時にセルが発生します。

特定の作業技術や個人の動作の合理性を生理学的に評価するための、より正確かつ普遍的な基準は、メンテナンスの期間です。 上級パフォーマンスは、労働生産性の向上と生理学的機能の適応として現れます。 更なる発展人の身体的および精神的な能力。

サマラ 州立大学コミュニケーションパス

トピックの要約:

「さまざまな強度の身体活動中のエネルギー消費」

ヴィポリンラ：カラシニコワ vs.

グループD-12

チェック者: Belenkaya O.N.

サマラ、2011

1. 自由研究中にコンテストに参加。
2. 食品衛生、 飲酒体制、 スキンケア。
3. 授業を行う際の衛生要件：授業の場所、服装、靴。
4. 独立した研究の有効性を自己モニタリングする。 怪我の予防。

筋肉の働きが増えると、エネルギー消費量も増えます。 これは、エネルギー保存則によれば正しいことです。エネルギーがどこかで消えた場合、それは必ず同じエネルギーまたは別のエネルギーの形で到着します。 実験室条件では、ペダルの回転に対する抵抗を正確に定義した自転車エネルギーメーターでの作業実験で、キログラムまたはワットで記録されるエネルギー消費量の作業力に対する直接的（線形）依存性が確立されました。 同時に、人間が機械作業を行う際に消費するエネルギーのほとんどが熱の形で失われるため、そのすべてが機械作業に直接使用されるわけではないことも明らかになりました。

消費された総エネルギーに対する、仕事に有効に消費されたエネルギーの比率を効率係数（効率係数）と呼ぶことが知られています。 通常の仕事中の人の最高効率は0.30〜0.35を超えないと考えられています。 したがって、作業中のエネルギー消費が最も経済的である場合、身体の総エネルギー消費量は作業を実行するコストの少なくとも 3 倍になります。 多くの場合、訓練を受けていない人は訓練を受けた人よりも同じ作業により多くのエネルギーを費やすため、効率は 0.20 ～ 0.25 になります。 したがって、同じ運動速度であれば、訓練を受けたアスリートと訓練を受けていない（初心者）間のエネルギー消費量の差は 25 ～ 30% に達する可能性があることが実験的に証明されました。 総括通過時のエネルギー消費量（Kcal）について 異なる距離有名なスポーツ生理学者 V.S. によって決定された次の数字を挙げてください。 ファーフェル:

表1。

アスレチックのランニング。

アイススケート

水泳

スキーレース

自転車レース

スポーツエクササイズにおけるパワーゾーン。

電力とエネルギー消費に焦点を当てて、以下の相対的な電力ゾーンが設定されています。 循環型スポーツ:

1. 最大電力レベル。

このゾーンでは、動作時間はわずか 20 ～ 25 秒に達します。 このカテゴリには、100 メートルおよび 200 メートルのランニング、 50メートル泳ぐ。 これらの運動を記録的なパフォーマンスで行う、移動中の200メートルの自転車レース。

2. 最大未満の出力レベル。

この程度は最大値よりわずかに低いため、そのような負荷での作業時間は25秒から3〜5分になる可能性があります。 これには、400、800、100、1500 メートルのランニングが含まれます。 100、200、400メートルを泳ぐ。 500、1500、300メートルのスケート。 300、1000、2000、3000、4000メートルの自転車レースだけでなく。

3. 高いパワー。

施術時間は3～5分から30分程度です。 この程度は、2、3、5、10 キロメートルのランニングに相当します。 800メートル、1500メートルを泳ぐ。 5、10キロスケート。 100キロ以上の自転車レース。

3. 適度なパワー。

稼働時間はなんと30分以上！ この程度のパワーに相当する運動は、15 キロメートル以上のランニングです。 競歩 10キロ以上。 10キロ以上のスキーや100キロ以上の自転車レースなど。 これはパターンを明確に示しています。負荷が大きいほど、データの実行に費やされる電力の程度も大きくなります。 体操、アスリートが所定の負荷レベルで運動できる時間（分、秒）と量（メートルなど）が少なくなります。 本当に。 よく言われるように、ゆっくり進めば進むほど、より遠くまで進むことができます。 たとえば、ジョギングでアスリートが数キロメートルを走り、非常に長い時間ペースを維持できる場合、スプリント距離では数百メートルしか走らず、短時間で走ります。 あるいは、たとえば、重量挙げ選手が軽い重量を数分から数分間保持できる場合、重い負荷を文字通り 2 ～ 5 秒保持できます。 したがって、これらの 4 つの相対力ゾーンは、セットの分割を意味します。 さまざまな距離ショート、ミディアム、ロング、エクストラロングの 4 つのグループに分けられます。 では、身体的運動を相対的なパワーのゾーンに分割することの本質は何であり、それが運動中のエネルギー消費とどのように関係しているのでしょうか？ 身体活動強度が違うの？ まず、上で述べたように、仕事の力はその強度に直接依存します。 第二に、異なるパワーゾーンに含まれる距離を克服するためのエネルギーの放出と消費は大きく異なります。 生理学的特徴、表 2 に示します。

表 2.

相対的な仕事のパワーゾーン

索引	最大	最大未満	大きい	適度
期間制限	20～25秒	25秒から3～5分まで	3～5分から30分まで	30分以上
酸素消費量	マイナー	最大まで増加します	最大	電力に比例
酸素負債	ほぼ亜最大	最大未満	最大	電力に比例
換気と血液循環	マイナー	最大未満	最大	電力に比例
生化学的変化	最大未満	最大	最大	マイナー

次に、表に示されているデータをさらに詳しく調べてみましょう。

最大パワーゾーン: 非常に速い動きを必要とする作業は、このゾーン内で実行できます。 最大パワーで働くことほど多くのエネルギーを放出する仕事は他にありません。 単位時間当たりの酸素供給量が最も多く、体の酸素消費量はわずかです。 筋肉の働きは、ほぼ完全に物質の無酸素（嫌気的）分解によって達成されます。 身体の酸素要求量のほぼ全体が仕事後に満たされます。 運転中の需要は酸素負債とほぼ同じです。 呼吸は重要ではありません。運動が行われている 10 ～ 20 秒間、アスリートは呼吸しないか、数回短い呼吸をします。 しかしフィニッシュ後も彼の呼吸は長く続き、この時点で息が消える。 酸素負債。 作業時間が短いため、血液循環が増加する時間がありませんが、作業の終わりに向けて心拍数が大幅に増加します。 しかし、心臓の収縮期容積が増加する時間がないため、血液の微量はあまり増加しません。 最大下パワーゾーン：筋肉内では嫌気性プロセスだけでなく、好気性酸化プロセスも発生し、血液循環が徐々に増加するため、作業の終わりに向かってその割合が増加します。 呼吸の激しさも作品の最後までどんどん増していく。 好気性酸化のプロセスは、研究を通じて増加していますが、依然として無酸素分解のプロセスに遅れをとっています。 酸素負債は常に進行します。 仕事終了時の酸素負債は最大出力時よりも大きくなります。 血液中では大きな化学変化が起こります。 最大下パワーゾーンでの作業が終了するまでに、呼吸と血液循環が急激に増加し、大量の酸素負債が発生し、血液の酸塩基バランスと水塩バランスが顕著に変化します。 これにより血液温度が 1 ～ 2 度上昇し、神経中枢の状態に影響を与える可能性があります。 ハイパワーゾーン: 作業の最初の数分間ですでに呼吸と血液循環の強度が非常に高いレベルに増加します。 大量の、作業が終了するまで保存されます。 好気性酸化の可能性はより高くなりますが、依然として嫌気性プロセスに遅れをとっています。 比較的高いレベルの酸素消費は体の酸素要求よりも若干遅れるため、依然として酸素負債の蓄積が発生します。 仕事の終わりまでに、それは重要なものになるでしょう。 血液と尿の化学的変化も重大です。 ゾーン 中程度のパワー：すでに超長距離です。 中程度の力での作業は安定した状態を特徴とし、作業の強度に比例して呼吸と血液循環が増加し、嫌気性分解生成物の蓄積がないことを伴います。 長時間働くと、総エネルギー消費量が大幅に増加し、体の炭水化物資源​​が減少します。 したがって、トレーニングセッション中に特定の力の負荷を繰り返した結果、身体は生理学的機能と機能の改善により、対応する作業に適応します。 生化学プロセス、身体システムの機能の特徴。 一定の力の作業を行うと効率が向上し、フィットネスが向上し、スポーツの成績が向上します。

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· に対する耐性 ストレスの多い状況トレーニングと競技活動。

運動動作の運動感覚と視覚的認識、 環境;

· 動きを精神的に調節し、効果的な筋肉の調整を確保する能力。

· 時間的プレッシャーの下で情報を認識し、整理し、処理する能力。

実際の行動に先立って脳構造内に高度な反応やプログラムを形成する能力。

身体活動の強度

人に対する身体運動の影響は、身体への負荷と関連しており、機能システムの活発な反応を引き起こします。 負荷がかかった状態でのこれらのシステムの張力の程度を判断するには、実行された作業に対する身体の反応を特徴付ける強度インジケーターが使用されます。 運動反応時間、呼吸数、分時酸素消費量などの変化など、そのような指標は数多くあります。 一方、特にサイクルスポーツにおいて、負荷強度を示す最も便利で有益な指標は心拍数 (HR) です。 個々の負荷強度ゾーンは心拍数に重点を置いて決定されます。 生理学者は、心拍数に基づいて負荷強度の 4 つのゾーン (O、I、II、III) を定義します。 図では、 図 5.12 は、均一な筋肉作業中の負荷強度のゾーンを示しています。

負荷のゾーンへの分割は、心拍数の変化だけでなく、異なる強度の負荷の下での生理学的および生化学的プロセスの違いにも基づいています。

ゼロゾーンは、学生の年齢の人々の場合、毎分最大 130 拍の心拍数でのエネルギー変換の有酸素プロセスによって特徴付けられます。 このような負荷強度では、酸素負債が存在しないため、準備が不十分なアスリートでのみトレーニング効果が検出されます。 ゼロゾーンは、より高強度の負荷に向けて体を準備するためのウォームアップ、回復（繰り返しまたはインターバルトレーニング方法による）、または アクティブレスト。 酸素消費量の大幅な増加と、それに伴う身体へのトレーニング効果は、このゾーンではなく、初心者が持久力をトレーニングするときによく見られる最初のゾーンで発生します。

負荷強度の最初のトレーニング ゾーン (130 ～ 150 拍/分) は、心拍数が等しい状態から開始して、成果と酸素消費量 (体内の代謝の好気性プロセスによる) の増加が起こるため、初心者アスリートにとって最も一般的です。 130拍/分まで。 この点において、このマイルストーンは準備閾値と呼ばれます。

一般的な持久力を向上させる場合、訓練されたアスリートは、負荷強度の 2 番目のゾーンに自然に「入る」という特徴があります。 2 番目のトレーニング ゾーン (150 ～ 180 拍/分) では、無酸素性エネルギー供給メカニズムが活性化されます。 筋肉の活動。 150 拍/分が嫌気性代謝 (TANO) の閾値であると考えられています。 ただし、トレーニングが不十分なアスリートや運動能力の低いアスリートでは、心拍数が 130 ～ 140 拍/分で PANO が発生する可能性がありますが、十分にトレーニングされているアスリートでは、PANO が 160 ～ 165 拍の境界まで「遠ざかる」可能性があります。 /分

3 番目のトレーニング ゾーン (180 拍/分以上) では、著しい酸素負債を背景に無酸素性エネルギー供給メカニズムが改善されます。 ここでは、脈拍数は負荷投与の有益な指標ではなくなりますが、血液とその組成の生化学反応の指標、特に乳酸の量が重要になります。 180 拍/分を超えて収縮すると、心筋の休止時間が短くなり、収縮力の低下につながります（安静時 0.25 秒 - 収縮、0.75 秒 - 休止、180 拍/分 - 0.22 秒 - 収縮、 0.08 秒 - 休憩)、酸素負債が急激に増加します。

繰り返しのトレーニング作業により、体は高強度の作業に適応します。 でも一番は 大きな値最大酸素負債に達するのは、競技条件下でのみです。 したがって、高レベルの強度のトレーニング負荷を達成するために、激しい競争状況の方法が使用されます。

身体活動中のエネルギー消費

筋肉の働きが増えると、エネルギー消費量も増えます。 消費された総エネルギーに対する、仕事に有効に消費されたエネルギーの比率は、成績係数 (効率) と呼ばれます。 通常の仕事中の人の最高効率は0.30〜0.35を超えないと考えられています。 したがって、作業中のエネルギー消費が最も経済的である場合、身体の総エネルギー消費量は作業を実行するコストの少なくとも 3 倍になります。 多くの場合、訓練を受けていない人は訓練を受けた人よりも同じ作業により多くのエネルギーを費やすため、効率は 0.20 ～ 0.25 になります。 したがって、同じ運動速度において、訓練を受けたアスリートと初心者の間のエネルギー消費の差は 25 ～ 30% に達する可能性があることが実験的に確立されています。

さまざまな距離でのエネルギー消費量 (kcal) の一般的な考え方は、有名なスポーツ生理学者 B.C. によって決定された次の図によって示されます。 ファーフェル。

陸上競技 ランニング、分 水泳、分

100 – 18 100 – 50

200 – 25 200 – 80

400 – 40 400 – 150

800 – 60 クロスカントリースキー、km

1500 – 100 10 – 550

3000 – 210 30 – 1800

5000 – 310 50 – 3600

10000 – 590 自転車レース、km

42195 – 2300 1 – 55

スケート、m 10 – 300

500 – 35 20 – 500

1500 – 65 50 – 1100

5000 – 200 100 – 2300

G.V. バルチュコバとS.D. Sprakh は、スポーツや日常​​の呼吸活動のさまざまな症状のエネルギー「コスト」を比較します (kcal/分で計算)。

運動活動 kcal/分

スキー板 10.0-20.0

クロスカントリーランニング 10.6

フットボール。 8.8

テニス 7.2-10.0

卓球 6.6-10.0

水泳（平泳ぎ）。 。 5.0～11.0

バレーボール。 4.5-10.0

体操。 2.5～6.5

モダンダンス 4.7-6.6

車を運転する。 3.4-10.0

窓掃除 3.0-3.7

草刈り 1.0-7.5

着脱………….2.3-4.0、

パワーとエネルギー消費に焦点を当て、サイクリックスポーツにおける相対的なパワーゾーンを確立

電力レベル	作業期間	記録的なパフォーマンスを発揮する運動の種類
最大	20～25秒	100メートルと200メートルを走ります。 水泳50m 自転車レース200m走
最大未満	25秒から3～5分まで	400、800、1000、1500メートルを走る。 水泳 100、200、400m スケート 500、1500、3000 メートル 自転車レース 300、1000、2000、3000、4000m
	3～5分から30分まで	2、3、5、10kmを走る 水泳 800、1500m アイススケート 5、10km 自転車レース 5000m、10000m、20000m
適度		15km以上走る 競歩 10km以上 クロスカントリースキー 10km以上 100km以上の自転車レース

発熱量が増加します。 化学プロセス中に放出されるエネルギーの一部は、エネルギーに変換されずに直接筋肉の収縮に使用されます。 化学プロセスによるエネルギーの残りの大部分は熱に変換されるため、筋肉は収縮時に熱を放出します。

効率係数（効率）は、作業中に筋肉で生成される総エネルギーに対する筋肉作業に費やされるエネルギーの比率です。 人間の筋肉の効率は平均して 15 ～ 25%、脚の筋肉の効率は 20 ～ 35%、腕の効率は 5 ～ 15% です。

訓練により、人間では25～30%、さらには35%まで増加し、動物では最大50%まで増加します。

生化学プロセスの嫌気性段階と好気性段階は、熱発生の 2 つの段階、つまり初期段階と回復段階、または遅延段階に対応します。

初期段階は、筋肉の収縮を引き起こす生化学的な嫌気性プロセスによって引き起こされます。 単一の筋肉の収縮では、熱の 65 ～ 70% が収縮期に発生し、30 ～ 35% が弛緩期に発生します (遅延嫌気性熱生成)。 ない たくさんの収縮に先立って励起中に熱が放出されます）。 短期破傷風では、遅延した熱生成が総熱量の 20% を占めます。 有酸素条件下、酸素雰囲気下では、初期段階では、酸素なしで生成されるのと同じ量の熱が生成され、無酸素段階の初期段階は、酸素の存在下で筋肉によって生成される総熱量の 40% を占めます。 。

筋肉の受動的な短縮とわずかな伸長によって熱が発生するため、初期段階の熱の一部は筋肉の弾性の変化に依存します。

発熱の還元段階は主に酸化プロセスによって引き起こされます。 遅延した嫌気性熱生成から生じる熱はわずか 25% です。 合計すると、酸素の存在下で筋肉によって生成される熱の 60% がこの段階で生成されます。 この段階では、乳酸の一部が酸化され、残りはグリコーゲンに戻されます。 で 通常の状態筋肉の活動、無酸素および無酸素での物質の分解とその再合成が同時に起こります。 したがって、正常な血液循環では、比較的長時間にわたって低強度の作業を続けても、糖分や乳酸の蓄積が顕著に減少することはありません。

自張収縮は等尺性収縮よりも 40% 多くの熱を生成します。 等尺性収縮中の筋肉の張力が大きいほど、熱の発生も大きくなります。 負荷のない等張性収縮の間、発熱はほとんどありません。 等尺性収縮よりも小さくなります。 しかし、負荷によって筋肉が収縮すると、熱の発生は大きくなります、チェコ語: 負荷の質量が大きいほど。

両方の段階での総熱発生量は、単回収縮の場合は最初の熱発生量の 1.5 倍、強縮性収縮の場合は 2.5 倍大きくなります。 その結果、初期段階は変化しませんが、回復段階は増加します。 これは、破傷風の際に物質とエネルギーをより経済的に使用できることを示しています。