Энергетика локомоций

Энергетический обмен осуществляется в результате преобразования питательных веществ в энергию. Энергия используется для обеспечения функции мышц. Интенсивность энергопродукции организма в целом зависит от количества выделенной энергии (внешняя работа, тепло) и от количества запасенной энергии (депонирование питательных веществ, структурные преобразования) в единицу времени: общее количество выработанной энергии — это сумма внешней работы, тепловых потерь и запасенной энергии.

Энергетический обмен выражают в килокалориях на единицу времени. Однако в Международной системе единиц (СИ) в качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж): 1 Дж = 1 Вт. 1 секунда =2,39·10^-4 ккал; 1 ккал = 4187Дж = 4,187кДж 0,0042МДж. Отсюда следует, что 1 кДж/ч 0,28 Вт ( 0,239 ккал/ч) и 1 кДж/сут 0,012 Вт ( 0,239 ккал/сут).

Механическая энергия передвижения человека обусловлена мощностью его мускулатуры и мощностью внешних факторов.

Работа, развиваемая мышцами в определенный отрезок времени, соответствует изменению механической энергии тела, которая, в свою очередь, состоит из двух компонент: кинетической и потенциальной энергии тела. Кинетическую и потенциальную энергию при расчете определяют приблизительно по кинематике тела или по движению общего центра тяжести (ОЦТ) тела.

Потенциальная энергия во время ходьбы меняется. Так, во время двойной опоры она минимальна и максимальна в момент вертикали (т. е. отталкивания от земли). Выявлено, что ко времени двойной опоры уменьшение потенциальной энергии приводит к возрастанию кинетической энергии тела к моменту вертикали (см. рис. 15.19). Таким образом, создаются условия для экономного расходования мышечной энергии. Расчет механической работы мышц в течение локомоторного цикла осуществляется методами прямой и непрямой калориметрии, или по количеству потребляемого кислорода.

Таблица 15.7

Расход энергии при различных видах спортивной деятельности (ккал)

Как видно на рис. 15.28, скорость энерготрат в зависимости от скорости локомоций растет нелинейно.

Любая механическая работа мышц (мышцы) всегда требует затраты энергии, независимо от того, сокращается (или удлиняется) мышца, или она находится в изометрическом сокращении (табл. 15.7).

Во время шагового цикла при ходьбе расход энергии меняется. Так, уменьшение механической энергии (работы) происходит в шаре при переднем толчке, когда мышцы ноги, преодолевая инерцию падающего вперед тела, тормозят его и преимущественно растягиваются ](см. рис. 15.19), а во время заднего толчка основная часть мышц сокращается и тем самым продвигается (перемещает) тело вперед. В другие фазы ходьбы активность мышц значительно снижена.

Отмечено, что темп ходьбы, бега, длина шага коррелирует с длиной тела (т. е. с ростом и особенно с длиной ног), что в результате сопровождается довольно высокой корреляцией между энерготратами и весом идущего (или бегущего) человека (H.J. Ralston, 1958; С. Wyndham et al, 1971; W.H. Walt, C.H. Wyndham, 1973 и др.).