Pahar cu lapte pentru drumeția montană LEIFIphysik
Pahar cu lapte pentru drumeția montană
Nivel de dificultate: sarcină medie-dificilă
Vrei să urci un munte. Pentru a face acest lucru, trebuie să depășiți un total de 1000 de metri altitudine (50 kg) de la colibă.
a) Calculați energia potențială pe care o „câștigați” urcând.
b) Explicați dacă această energie potențială depinde de calea aleasă.
c) Explicați de unde provine energia pe care o aveți la vârf ca energie de poziție.
| Tipul de lapte | Valoare nutritivă în kJ/100ml |
| Lapte de bivolă | 179,9 |
| Lapte de măgar | 359,8 |
| Lapte matern | 278 |
| Laptele vacii | 267 |
| Lapte de lungă durată, cu conținut scăzut de grăsimi 1,5% | 195 |
| Laptele UHT, degresat | 144 |
| Laptele crud, laptele preferat | 279 |
| Lapte de oaie | 405 |
| lapte de capra | 289 |
În funcție de tip, un pahar mic de lapte (100ml) conține o anumită cantitate de energie (adesea numită calorii) pe care corpul dumneavoastră o poate folosi (vezi tabelul).
d) Calculați cantitatea de lapte pe care o puteți bea conform acestui tabel pentru a putea face exact lucrările de ridicare folosite în drumeția dvs.
e) Explicați dacă acest lucru pare credibil.
Gândiți-vă ce performanță maximă ar trebui să obținem în fiecare zi pentru a ne pune în aplicare micul dejun, prânzul și cina în așa fel încât să nu ne îngrășăm (untul doar pentru micul dejun este de 1620kJ la 50g).
f) Explicați de ce ar putea fi acest lucru .
O mare parte a energiei furnizate este convertită în energie internă (încălzire → transpirație) (ca la o mașină). Doar o mică parte din energia totală „consumată” poate fi folosită în mod util pentru a-și ridica corpul. Partea \ (\ frac >> \) se numește eficiență. Eficiența indică cât de eficientă este energia folosită de organism.
În alpinism eficiența este de aproximativ 20%, adică de cinci ori mai multă energie trebuie absorbită prin nutriție decât poate fi folosită ulterior pentru ridicarea propriului corp.
g) Acum calculați încă o dată necesarul real de energie pentru a urca pe munte.
Necesarul de energie (rata metabolică bazală) a unui adult depinde de activitatea după cum urmează:
| activitate | Cerere de energie pe zi |
| odihnă completă | 6000-7000kJ |
| activitate fizică ușoară (pictură, citirea ziarului, vizionarea la TV.) | 9000-11000kJ |
| activitate fizică moderată (treburile casnice și grădinăritul) | 11500-13500kJ |
| munca fizica grea (expeditori, zidari, sportivi competitivi) | 14000-16000kJ |
h) Explicați cum puteți explica „rata metabolică bazală” ridicată chiar și cu odihnă completă.
Se știe că Obelix mănâncă (cel puțin) un mistreț în fiecare zi (20kg, 500kJ la 100g carne).
i) Calculați cât de înalt ar trebui să fie muntele pe care Obelix (200 kg) ar trebui să se urce pentru a consuma din nou energia furnizată. (Obelix este cu siguranță o „persoană” harnică)
soluţie
a) \ [E_ \ text = m \ cdot g \ cdot h = 50 \ rm \ cdot 9.81 \ rm> \ cdot 1000 \ rm = 490 \ mathrm \]
b) Energia pozițională este aceeași indiferent de traseul selectat, deoarece depinde doar de diferența de înălțime dintre punctul de început și cel de sfârșit.
c) Ați absorbit anterior energia prin alimente.
d) Teoretic: \ [\ frac >> \ cdot 100 \ mathrm = 183 \ mathrm \] Idee: vă gândiți la cât de des se încadrează 267 kJ în 490 kJ cu 100 ml și înmulțiți acest rezultat cu 100 ml.
e) Ar trebui să ți se pară incredibil că după un astfel de tur ai consumat doar energia unui pahar mic de lapte. Gândește-te doar la ceea ce mănânci toată ziua și unde se îndreaptă toată acea energie. (Untul de pe pâinea de la micul dejun ar oferi deja energia pentru a cuceri un munte înalt (3300 \ rm \).)
f) Se datorează faptului că doar o mică parte din energia utilizată este disponibilă pentru ca mușchii să vă ridice corpul (a se vedea textul suplimentar despre informații).
g) Cerința de energie: \ (5 \ cdot 490 \ mathrm = 2,5 \ mathrm \)
h) Chiar și atunci când sunteți complet odihnit, faceți exerciții musculare (de exemplu, inimă, plămâni). În plus, corpul tău trebuie să lupte constant împotriva riscului de răcire din exterior și să facă astfel „muncă de încălzire”.
i) Energia absorbită este \ (10 \ cdot 500 \ mathrm = 100 \ mathrm \), energia care trebuie consumată la urcare este \ (85 \ rm \) (-15000 kJ rata metabolică bazală ca muncitor greu) și munca utilă (20% din aceasta ) apoi 17MJ. Rezultă în \ [m \ cdot g \ cdot h = 17> \ Leftrightarrow h = \ frac >>>> \ cdot 10 \ frac >>>>>>> = 8500> \] Obelixul greu trebuie să fie pentru fiecare mistreț aproape cuceri Muntele Everest de la nivelul mării.