Общепризнанно, что достоверным показателем функционального состояния организма преимущественно является характер реагирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем на физические нагрузки. При самоконтроле в процессе занятий физическими упражнениями используются наблюдения за ЧСС, уровнем артериального давления, некоторыми показателями дыхания.
Частота сердечных сокращений - количество сокращений сердца за одну минуту. Это наиболее легко измеряемый показатель работы сердечной мышцы, получить который самостоятельно довольно просто. Самыми распространенными для измерения являются четыре точки на теле человека: на поверхности запястья над лучевой артерией, у виска над височной артерией, на шее над сонной артерией и на груди, непосредственно в области сердца. Для определения ЧСС пальцы руки накладывают на указанные точки так, чтобы степень контакта позволяла пальцам чувствовать пульсацию артерии (рис. 8.2).
Любой человек должен знать величину своего пульса в покое. Для этого нужно отдохнуть не менее 4-5 мин, а затем подсчитать количество сердечных сокращений за любой временной диапазон (от 10 с до 1 мин). Если же измеряется ЧСС в нагрузке, то чем быстрее зафиксировать пульсации за несколько секунд, тем точнее будет этот показатель. Уже через 30 с после прекращения нагрузки ЧСС начинает быстро восстанавливаться и значительно падает. Поэтому в практике спорта применяют немедленный подсчет количества пульсаций после прекращения нагрузки за б с, в крайнем случае за 10 с и умножают полученное число соответственно на 10 или на 6. Сравнительно недавно в спортивную практику внедрены пульсомеры - приборы, фиксирующие показатель ЧСС автоматически, без остановки спортсмена.
Рис. 8.2.
Частота пульса у людей индивидуальна. В состоянии покоя у здоровых нетренированных людей она находится в пределах 60-80 уд/мин, у спортсменов - 45-55 уд/мин и ниже. ЧСС выше в вертикальном положении тела но сравнению с горизонтальным, к тому же подвержена суточным колебаниям (биоритмам). Во время сна этот показатель снижается на 3-7 ударов, после приема пищи возрастает в связи с увеличением поступления крови к органам брюшной полости. Повышение температуры окружающего воздуха тоже приводит к увеличению ЧСС.
Но при нормальном состоянии организма и хорошем восстановлении после физических нагрузок утром в состоянии покоя этот показатель должен быть величиной практически постоянной. Резкое учащение или замедление пульса по сравнению с предыдущими измерениями, как правило, является следствием заболевания или переутомления. Причем важна не только частота сокращений сердца за минуту, но и ритм этих сокращений. Пульс можно считать ритмичным при условии, если число пульсаций за каждые 10 с в течение 1 мин не будет отличаться более чем на единицу. Если же различия составят 2-3 пульсации, то работу сердца следует считать аритмичной. При устойчивых отклонениях в ритме ЧСС следует обратиться к врачу.
Физическая нагрузка, даже небольшая, вызывает учащение пульсаций. Максимальные показатели ЧСС в нагрузке тоже индивидуальны и варьируют в пределах 175-215 уд/мин. Уровень тренированности здесь часто играет определяющую роль. Наивысшие показатели ЧСС в нагрузке имеют высококвалифицированные спортсмены в циклических видах спорта. Регулировать уровень интенсивности физической нагрузки можно по показателю ЧСС, исходя из следующих диапазонов: 100-130 уд/мин - умеренная интенсивность; 130-150 уд/мин - средняя интенсивность; 150-170 уд/мин - интенсивность выше средней; 170-200 уд/мин - высокая или предельная интенсивность.
Для контроля важно, как реагирует пульс на нагрузку и как быстро снижается до нормы после ее прекращения. После прекращения практически любой физической нагрузки частота сердечных сокращений должна быть примерно на уровне исходной (с разницей 2-4 уд/мин) не позднее чем через 10 мин. Если этого не происходит, значит, либо данная нагрузка была чрезмерной, либо работоспособность занимающегося не была восстановлена после предыдущих занятий до начата контрольной нагрузки.
Артериальное давление . Для измерения артериального давления пользуются тонометром и фонендоскопом. Тонометр включает: надувную резиновую манжету, ртутный или мембранный манометр. Как правило, артериальное давление измеряется на плече исследуемого, находящегося в сидячем или лежачем положении.
Для того чтобы правильно определить артериальное давление, необходимо манжету расположить на уровне сердца (для исключения влияний гидростатического давления). Фонендоскоп накладывают ниже, в области локтевого сгиба. О систолическом и диастолическом артериальном давлении судят по характерным звукам. При нагнетании в манжете давления выше предполагаемого систолического плечевая артерия полностью сдавливается и кровоток в ней прекращается. Затем необходимо постепенно открывать клапан ручной груши, чтобы медленно снижать давление в манжете. Когда систолическое давление преодолевает давление в манжете, кровь проталкивается через сдавленную область артерии с короткими четкими тонами, сопровождающими каждый пульсовый удар. Показание манометра в момент первого тона соответствует систолическому давлению исследуемого. Диастолическое артериальное давление равно давлению в манжете, при котором тоны прекращаются.
Артериальное давление контрольной нагрузки человека зависит от его возраста, генетических факторов, влияния окружающей среды. Согласно статистике, полученной немецкими физиологами, у молодых здоровых людей пик кривой распределения величин систолического давления приходится на 120 мм рт. ст., диастолического - на 80 мм рт. ст. У большинства людей систолическое давление колеблется от 100 до 150 мм рт. ст., диастолическое - от 60 до 90 мм рт. ст.
В процессе физической нагрузки максимальное артериальное давление повышается. У спортсменов оно может достигать 200-250 мм рт. ст. и выше, при этом минимальное артериальное давление снижается до 50 мм рт. ст. и ниже. Восстановление показателей давления после прекращения тренировки в течение нескольких минут указывает на хорошую переносимость организмом данной нагрузки.
Функциональные пробы . Диагностика функционального состояния занимающихся физическими упражнениями осуществляется путем использования различных функциональных проб (тестов). При любой функциональной пробе вначале определяют исходные данные, характеризующие ту или иную систему в состоянии покоя, затем данные этих показателей сразу после воздействия тестируемой нагрузки и, наконец, в период восстановления.
Состояние сердечно-сосудистой системы и ее приспособляемость к нагрузке можно оценить с помощью функциональной пробы с 20 приседаниями (проба Мартине). Подсчитывается частота пульса в покое. Затем выполняется 20 глубоких и равномерных приседаний за 30 с (ноги на ширине плеч, приседая вытягивать руки вперед, вставая опускать), подсчитывается частота пульса за первые 10 с. После этого определяется процент учащения пульса от исходного уровня. При учащении пульса менее чем на 50% состояние сердечно-сосудистой системы оценивается как хорошее, на 50-75% - удовлетворительное, более чем на 75% - неудовлетворительное.
Очень важную информацию о степени тренированности сердечно-сосудистой системы дает время восстановления пульса до исходного уровня после приседаний. Для определения этого времени подсчет частоты пульса 10-секундными интервалами после приседаний продолжают до тех пор, пока он не вернется к исходному уровню. Время менее 60 с дает оценку "отлично", от 60 до 90 с - "хорошо", от 90 до 120 с - "удовлетворительно" и более 120 с - "плохо".
Ортостатическая проба с использованием показателей ЧСС проводится следующим образом. Перед измерением необходимо спокойно полежать не менее 5-6 мин, затем измерить ЧСС в положении лежа и, встав, через 1 мин в положении стоя. Нормальным является учащение пульсаций на 10-12 уд/мин, удовлетворительным - до 20 уд/мин, а свыше 20 уд/мин - неудовлетворительным. В последнем случае организм не справляется с предлагаемой нагрузкой, что сопровождается остаточным утомлением.
Для определения состояния дыхательной и сердечно-сосудистой систем, способности внутренней среды организма насыщаться кислородом используются показатели частоты дыхания, пробы Штанге, Генчи.
Частота дыхания - количество дыханий за 1 мин. Ее можно определить по движению грудной клетки. Средняя частота дыхания у здоровых лиц составляет 16-18 раз/мин, у спортсменов - 8-12 раз/мин. В условиях максимальной нагрузки частота дыхания возрастает до 40-60 раз/мин.
Проба Штанге (задержка дыхания на вдохе). После 5 мин отдыха сидя сделать вдох на 80-90% от максимального и задержать дыхание. Время отмечается от момента задержки дыхания до ее прекращения. Средним показателем является способность задерживать дыхание на вдохе для нетренированных людей на 40-50 с, для тренированных - на 60-90 с и более. С нарастанием тренированности время задержки дыхания возрастает, при снижении или отсутствии тренированности - снижается. При заболевании или переутомлении эго время снижается на значительную величину - до 30-35 с.
Проба Генчи (задержка дыхания на выдохе) выполняется так же, как и проба Штанге, только задержка дыхания производится после полного выдоха. Здесь средним показателем является способность задерживать дыхание на выдохе для нетренированных людей на 25-30 с, для тренированных - 40-60 с и более.
Таким образом, по объективным показателям сердечнососудистой и дыхательной систем организма можно судить об эффективности выполняемых тренировочных программ и соответствии нагрузок возможностям человека. С ростом тренированности частота сердечных сокращений и дыхания в покое снижается, уменьшается также время восстановления после прекращения физической нагрузки. Низкая субъективная оценка своего самочувствия может также служить сигналом об ухудшении состояния организма, указывать на симптомы переутомления.
Несколько слов об этой статье:
Во-первых, как и говорил в паблике - данная статья переведена с другого языка (пускай и, в принципе, близкого русскому, но все равно перевод - это достаточно сложная работа). Забавно то, что после того, как все перевел - нашел в интернете небольшую часть этой, уже переведенной на русский язык, статьи. Жаль потраченного времени. Ну да ладно..Во-вторых, это статья о биохимии! Отсюда надо сделать вывод, что она будет тяжелой для восприятия, и как тут ни старайся ее упростить - все равно объяснить все на пальцах невозможно, поэтому подавляющее большинство описанных механизмов объяснять простым языком не стал, чтобы не запутывать читающих еще больше. Если внимательно и вдумчиво читать, то во всем можно будет разобраться. Ну и в-третьих, в статье присутствует достаточное количество терминов (некоторые вкратце объясняются в скобках, некоторые - нет. т.к. двумя-тремя словами их не объяснить, а если их начинать расписывать, то статья может стать слишком большой и абсолютно непонятной). Поэтому, я бы советовал использовать интернет-поисковики для тех слов, значения которых вам неизвестно.
Возможен вопрос типа: "Зачем выкладывать такие сложные статьи, если в них трудно разобраться?" Такие статьи нужны для того, чтобы понимать какие процессы в организме протекают в тот или иной промежуток времени. Считаю, что только после знания подобного рода материала можно начинать создавать для себя методические системы по тренингу. Если же этого не знать, то многие из способов изменить тело будут наверняка из разряда "ткнуть пальцем в небо", т.е. они понятно на чем основанные. Это лишь мое мнение.
И еще просьба: если в статье есть что-то, на ваш взгляд, неверное, или какая-то неточность, то прошу об этом написать в комментариях (или мне в Л.С.).
Поехали..
Организм человека, а уж тем более спортсмена, никогда не работает в "линейном" (неизменном) режиме. Очень часто тренировочный процесс может заставить его перейти на предельно возможные для него "обороты". Для того, чтобы выдержать нагрузку, организм начинает оптимизировать свою работу под данный тип стресса. Если рассматривать именно силовой тренинг (бодибилдинг, пауэрлифтинг, тяжелая атлетика и пр.), то первым, кто подает сигнал в теле человека о необходимых временных перестройках (адаптация) являются наши мышцы.Мышечная деятельность вызывает изменения не только в работающем волокне, но и приводит к биохимическим изменениям во всем организме. Усилению мышечного энергетического обмена предшествует значительное повышение активности нервной и гуморальной систем.
В предстартовом состоянии активизируется действие гипофиза, коры надпочечников, поджелудочной железы. Совместное действие адреналина и симпатической нервной системы приводит к: повышению ЧСС, увеличению объема циркулирующей крови, образованию в мышцах и проникновению в кровь метаболитов энергетического обмена (СО2, СН3-СН (ОН)-СООН, АМФ). Происходит перераспределение ионов калия, что приводит к расширению кровеносных сосудов мышц, сужению сосудов внутренних органов. Вышеуказанные факторы приводят к перераспределению общего кровотока организма, улучшая доставку кислорода к работающим мышцам.
Поскольку внутриклеточных запасов макроэргов хватает на непродолжительное время, то в предстартовом состоянии происходит мобилизация энергетических ресурсов организма. Под действием адреналина (гормон надпочечников) и глюкагона (гормон поджелудочной железы) усиливается распад гликогена печени до глюкозы, которая током крови переносится к работающим мышцам. Внутримышечный и печеночный гликоген - субстрат для ресинтеза АТФ в креатинфосфатных и гликолитических процессах.
С увеличением продолжительности работы (стадия аэробного ресинтеза АТФ), основную роль в энергообеспечении мышечного сокращения начинают играть продукты распада жиров (жирные кислоты и кетоновые тела). Липолиз (процесс расщепления жиров) активируется адреналином и соматотропином (он же "гормон роста"). В это же время усиливается печеночный «захват» и окисление липидов крови. В результате печень выбрасывает в кровяное русло значительные количества кетоновых тел, которые доокисляются до углекислого газа и воды в работающих мышцах. Процессы окисления липидов и углеводов протекают параллельно, а от количества последних зависит функциональная активность головного мозга и сердца. Поэтому, в период аэробного ресинтеза АТФ протекают процессы глюконеогенеза - синтез углеводов из веществ углеводородной природы. Регулирует этот процесс гормон надпочечников - кортизол. Основным субстратом глюконеогенеза являются аминокислоты. В незначительных количествах образования гликогена происходит и из жирных кислот (печень).Переходя из состояния покоя к активной мышечной работе, потребность в кислороде значительно возрастает, поскольку последний является конечным акцептором электронов и протонов водорода системы дыхательной цепи митохондрий в клетках, обеспечивая процессы аэробного ресинтеза АТФ.
На качество кислородного обеспечения работающих мышц влияет «закисление» крови метаболитами процессов биологического окисления (молочная кислота, углекислый газ). Последние воздействуют на хеморецепторы стенок кровеносных сосудов, которые передают сигналы в ЦНС, усиливая активность дыхательного центра продолговатого мозга (участок перехода головного мозга в спинной).
Кислород из воздуха распространяется в кровь через стенки легочных альвеол (см. рисунок) и кровеносных капилляров вследствие разности его парциальных давлений:
1) Парциальное давление в альвеолярном воздухе - 100-105 мм. рт. ст
2) Парциальное давление в крови в состоянии покоя - 70-80 мм. рт. ст
3) Парциальное давление в крови при активной работе - 40-50 мм. рт. стТолько небольшой процент кислорода, поступающего в кровь, растворяется в плазме (0.3 мл на 100 мл крови). Основная часть связывается в эритроцитах гемоглобином:
Hb + O2 -> HbO2
Гемоглобин - белковая мультимолекула, состоящая из четырех вполне самостоятельных субъединиц. Каждая субъединица связана с гемом (гем - железосодержащая простетическая группа).Присоединение кислорода к железосодержащей группе гемоглобина объясняют понятием родства. Родство к кислороду в различных белках различно и зависит от структуры белковой молекулы.
Молекула гемоглобина может присоединять 4 молекулы кислорода. На способность гемоглобина связывать кислород влияют следующие факторы: температура крови (чем она ниже, тем лучше связывается кислород, а ее повышение способствует распаду окси-гемоглобина); щелочная реакция крови.
После присоединения первых молекул кислорода, кислородная родство гемоглобина повышается в результате конформационных изменений полипептидных цепей глобина.
Обогащенная в легких кислородом кровь поступает в большой круг кровообращения (сердце в состоянии покоя перекачивает ежеминутно 5-6 литров крови, транспортируя при этом 250 - 300 мл О2). Во время же интенсивной работы за одну минуту скорость перекачки возрастает до 30-40 литров, а количество кислорода, что переносится кровью, составляет 5-6 литров.Попадая в работающие мышцы (благодаря наличию высоких концентраций СО2 и повышенной температуре) происходит ускоренный распад оксигемоглобина:
H-Hb-O2 -> H-Hb + O2
Поскольку давление углекислого газа в ткани больше, чем в крови, то освобожденный от кислорода гемоглобин обратимо связывает СО2, образуя карбаминогемоглобин:
H-Hb + СО2 -> H-Hb-CO2
который распадается в легких до углекислого газа и протонов водорода:H-Hb-CO2 -> H + + Hb-+ CO2
Протоны водорода нейтрализуются отрицательно заряженными молекулами гемоглобина, а углекислый газ выводится в окружающую среду:H + + Hb -> H-Hb
Несмотря на определенную активацию биохимических процессов и функциональных систем в предстартовом состоянии, при переходе из состояния покоя к интенсивной работе наблюдается определенный дисбаланс между потребностью в кислороде и его доставкой. Количество кислорода, которое необходимо для удовлетворения организма при выполнении мышечной работы, называется кислородным спросом организма. Однако, повышенная потребность кислорода какое-то время не может быть удовлетворена, потому необходимо некоторое время, чтобы усилить деятельность систем дыхания и кровообращения. Поэтому, начало любой интенсивной работы происходит в условиях недостаточного количества кислорода - кислородного дефицита.Если работа осуществляется с максимальной мощностью за короткий промежуток времени, то потребность в кислороде так велика, что не может быть удовлетворена даже максимально возможным поглощением кислорода. Например, при беге на 100 м, организм снабжается кислородом на 5-10%, а 90-95% кислорода поступает после финиша. Избыток потребленного кислорода после выполненной работы называется кислородным долгом.
Первая часть кислорода, которая идет на ресинтез креатинфосфата (распавшегося при работе), получила название алактатного кислородного долга; вторая же часть кислорода, идущего на устранение молочной кислоты и ресинтез гликогена, называется лактатным кислородным долгом.
Рисунок. Кислородный приход, кислородный дефицит и кислородный долг при длительной работе разной мощности. А - при легкой, Б - при тяжелой, и В - при истощающей работе; I - период врабатывания; II - устойчивое (А, Б) и ложное устойчивое (В) состояние во время работы; III - восстановительный период после выполнения упражнения; 1 - алактатный, 2 - гликолитический компоненты кислородного долга (по Волкову Н. И., 1986).Алактатный кислородный долг компенсируется относительно быстро (30 сек. - 1 мин.). Характеризует вклад креатинфосфата в энергетическое обеспечение мышечной деятельности.
Лактатный кислородный долг полностью компенсируется за 1.5-2 часа по окончании работы. Указывает долю гликолитических процессов в энергообеспечении. При длительной интенсивной работе в образовании лактатного кислородного долга присутствует значительная доля других процессов.
Выполнение интенсивной мышечной работы невозможно без интенсификации обменных процессов в нервной ткани и тканях сердечной мышцы. Лучшее энергообеспечение сердечной мышцы обусловливается рядом биохимических и анатомо-физиологических особенностей:
1. Сердечная мышца пронизана чрезвычайно большим количеством кровеносных капиляров по которым течет кровь с большой концентрацией кислорода.
2. Наиболее активными являются ферменты аэробного окисления.
3. В состоянии покоя в качестве энергетических субстратов используются жирные кислоты, кетоновые тела, глюкоза. При напряженной мышечной работе основным энергетическим субстратом является молочная кислота.Интенсификация обменных процессов нервной ткани выражается в следующем:
1. Увеличивается потребление глюкозы и кислорода в крови.
2. Повышается скорость восстановления гликогена и фосфолипидов.
3. Усиливается распад белков и образование аммиака.
4. Снижается общее количество запасов макроэргических фосфатов.
Поскольку биохимические изменения происходят в живых тканях, то непосредственно их наблюдать и изучать довольно проблематично. Поэтому, зная основные закономерности протекания обменных процессов, основные выводы об их течении делают на основе результатов анализа крови, мочи, выдыхаемого воздуха. Так, например, вклад креатинфосфатной реакции в энергетическое обеспечение мышц оценивается концентрацией продуктов распада (креатина и креатинина) в крови. Наиболее точным показателем интенсивности и емкости аэробных механизмов энергообеспечения является количество потребленного кислорода. Уровень развития гликолитических процессов оценивают по содержанию молочной кислоты в крови как во время работы, так и в первые минуты отдыха. Изменение показателей кислотного равновесия позволяет сделать вывод о способности организма противостоять кислым метаболитам анаэробного обмена.Изменение скорости метаболических процессов при мышечной деятельности зависит от:
- Общего количества мышц, которые участвуют в работе;
- Режима работы мышц (статический или динамический);
- Интенсивности и продолжительности работы;
- Количества повторов и пауз отдыха между упражнениями.В зависимости от количества мышц, участвующих в работе, последняя делится на локальную (в исполнении участвуют менее 1/4 всех мышц), региональную и глобальную (участвуют более 3/4 мышц).
Локальная работа (шахматы, стрельба) - вызывает изменения в работающей мышце, не вызывая биохимических изменений в организме в целом.
Глобальная работа (ходьба, бег, плавание, лыжные гонки, хоккей и др..) - вызывает большие биохимические изменения во всех органах и тканях организма, наиболее сильно активизирует деятельность дыхательной и сердечно-сосудистой систем. В энергообеспечении работающих мышц чрезвычайно велик процент аэробных реакций.
Статический режим мышечного сокращения приводит к пережиму капиляров, а значит к худшему обеспечения кислородом и энергетическими субстратами работающие мышцы. В качестве энергетического обеспечения деятельности выступают анаэробные процессы. Отдыхом после выполнения статической работы должна быть динамическая низкоинтенсивная работы.
Динамический режим работы гораздо лучше обеспечивает кислородом работающие мышцы, потому попеременное сокращение мышц действует как своеобразный насос, проталкивая кровь сквозь капилляры.Зависимость биохимических процессов от мощности выполняемой работы и ее длительности выражается в следующем:
- Чем выше мощность (высокая скорость распада АТФ), тем выше доля анаэробного ресинтеза АТФ;
- Мощность (интенсивность), при которой достигается наивысшая степень гликолитических процессов энергообеспечения, называется мощностью истощения.Максимально возможная мощность определяется как максимальная анаэробная мощность. Мощность работы обратно пропорционально связана с продолжительностью работы: чем выше мощность, тем быстрее происходят биохимические изменения, приводящие к возникновению усталости.
Из всего сказанного можно сделать несколько простых выводов:
1) Во время тренировочного процесса идет интенсивный расход различных ресурсов (кислород, жирные кислоты, кетоны, белки, гормоны и многое другое). Именно поэтому организм спортсмена постоянно нуждается в обеспечении себя полезными веществами (питание, витамины, пищевые добавки). Без подобной поддержки велика вероятность причинить вред здоровью.
2) При переходе в "боевой" режим телу человека требуется некоторое время, чтобы адаптироваться к нагрузке. Именно поэтому не стоит с первой минуты тренировки предельно себя нагружать - организм просто к этому не готов.
3) По окончании тренировки тоже нужно помнить, что опять же требуется время, чтобы тело из возбужденного состояния перешло в спокойное. Хорошим вариантом для решения данного вопроса является заминка (снижение тренировочной интенсивности).
4) У организма человека есть свои пределы (ЧСС, давление, количество полезных веществ в крови, скорость синтеза веществ). Исходя из этого нужно подбирать оптимальный под себя тренинг по интенсивности и продолжительности, т.е. найти ту середину, при которой можно получить максимум положительного и мимимум отрицательного.
5) Должна использоваться как статика, так и динамика!
6) Не все так сложно, как сперва кажется..На этом и закончим.
P.S. Касательно усталости - есть еще одна статья (о которой тоже вчера писал в паблике - "Биохимические изменения при усталости и в период отдыха". Она в два раза короче и в 3 раза проще этой, но не знаю стоит ли ее здесь выкладывать. Просто суть ее в том, что она подытоживает выложенную здесь статью о суперкомпенсации и о "токсинах усталости". Для коллекции (полноты всей картины) могу ее тоже представить. Пишите в комментариях - нужно или нет.
Превращения энергии и обмен веществ являются по сути совокупным процессом. Они тесно связаны друг с другом, поскольку обмен веществ невозможен без расходования энергии и, соответственно, невозможно превращение энергии без полноценного обмена веществ. Ведь энергия не может появляться либо пропадать - она лишь видоизменяется. Механическая энергия превращается в тепловую либо наоборот; при определенных условиях тепловая энергия превращается в механическую, а электрическая энергия - в тепловую и так далее. В конечном итоге все виды энергии человеческий организм направляет в виде тепловой энергии в окружающую среду. Для того, чтобы иметь детальное представление о количестве расходуемой организмом энергии, необходимо измерить количество тепла, поступающее во внешнюю среду.
Единица измерения тепловой энергии - калории. Большой калорией принято называть количество тепла, затрачиваемое на нагрев 1 л воды на 1° (на одну килокалорию), а малая калория - это количество тепла, расходуемое на нагрев1 мл воды на одну килокалорию.
В условиях абсолютного покоя человек тратит определенное количество энергии. Такой расход обуславливается тем что в человеческом организме постоянно расходуется энергия, тесно связанная с его нормальным функционированием. Огромное количество энергии расходует сердце, дыхательные мышцы, почки, печень, а также все другие ткани и органы живого организма. Энергия, расходуемая организмом в состоянии покоя, натощак, то есть примерно через 11-16 часов после приема пищи, и при внешней температуре 15-20° - это и есть основной обмен организма.
Основной обмен, протекающий у здорового взрослого человека составляет в среднем 1 килокалорию из расчета на 1 кг массы в течение 1 ч. Если вес человека составляет 75 кг, то основной обмен подсчитывается следующим образом 75 * 24 = 1 800 килокалорий. Это количество энергии, расходуемое на обеспечение жизнедеятельности организма и полноценного функционирования всех органов. Основной обмен организма зависит от возраста, пола, веса человека и роста. У мужчин основной обмен гораздо больше, чем у женщин аналогичного веса (это зависит еще и от структуры тела - смотря сколько в нем жира либо мышечной массы).
Некоторые изменения основного обмена происходят при нарушении функционирования желез внутренней секреции. К примеру, усиление работы щитовидной железы ведет к увеличению основного обмена.
Расходование энергии при активной деятельности.
Основной обмен у большинства взрослых здоровых людей составляет в среднем около 1 800-2100 Ккалорий. При активной мышечной деятельности расход энергии очень быстро увеличивается: и чем тяжелее такая мышечная работа, соответственно, тем и больше энергии расходует человек. По количеству расходуемой энергии людей различных профессий можно условно делить на несколько групп.
- 1-я группа. Работа в положении сидя, не требующая значительных мышечных движений: как правило, это офисные работники (библиотекарь, офисный работник, фармацевт и др.) они тратят в примерно 2 250 - 2 450 больших калорий.
- 2-я группа. Мышечная деятельность в положении сидя (ювелир, учитель, регистратор и др.) они расходуют примерно 2 650 - 2 850 ккалорий.
- 3-я группа. Незначительная мышечная работа (врач, почтальон, диджей, официант) - около 3 100 ккалорий.
- 4-я группа. Очень напряженная мышечная работа (автослесарь, тренер, маляр, дирижер) - около 3 500 - 3 700 ккалорий.
- 5-я группа. Физически тяжелый труд (профессиональный спортсмен, цеховой рабочий) - около 4 100 ккалорий.
- 6-я группа. Весьма тяжелый труд (шахтер, каменщик) - примерно 5 100 ккалорий и даже более.
Необходимо учитывать, что при умственной работе расходуется весьма незначительное количество энергии. Именно поэтому умственная работа - это не повод кушать шоколадки.
Примерные затраты энергии при различных видах деятельности человека
|
Вид деятельности |
Затраты, |
|---|---|
| Сон | |
| Отдых лежа (без сна) | |
| Еда сидя | |
| Чтение | |
| Чтение вслух | |
| Езда на автомобиле | |
| Письменная работа сидя | |
| Умывание | |
| Шитье | |
| Езда в транспорте | |
| Печатание на машинке | |
| Вождение автомобиля | |
| Подметание пола | |
| Игра на фортепьяно | |
| Гребля (50 м/мин) | |
| Работа на садовом участке | |
| Стирка вручную | |
| Плавание (10 м/мин) | |
| Катание на коньках | |
| Ходьба по ровной дороге (4 км/час) | |
| Езда на велосипеде | |
| Мытье окон | |
| Зарядка | |
| Настольный теннис | |
| Волейбол | |
| Верховая езда | |
| Гимнастические упражнения вольные | |
| Ходьба по ровной дороге (6 км/час) | |
| Бадминтон | |
| Бег "трусцой" по ровной дороге | |
| Гребля (80 м/мин) | |
| Ходьба в гору (2 км/час) | |
| Пилка дров | |
| Большой теннис | |
| Футбол | |
| Баскетбол | |
| Бег со скоростью 9 км/час | |
| Ходьба по ровной дороге (8 км/час) | |
| Плавание (50 м/мин) | |
| Борьба | |
| Ходьба на лыжах (12 км/час) | |
| Бег со скоростью 12 км/час | |
| Бокс | |
| Бег со скоростью 15 км/час | |
| Работа топором | |
| Трудовая деятельность | |
| работа барменом | |
| работа плотником | |
| работа спортивным тренером | |
| работа барменом | |
| работа плотником | |
| работа спортивным тренером | |
| работа шахтером | |
| работа за компьютером | |
| Строительство | |
| работа клерком | |
| работа пожарником | |
| работа лесником | |
| работа оператором тяжелых машин | |
| тяжелые ручные инструменты | |
| уход за лошадьми | |
| работа в офисе | |
| работа каменщиком | |
| работа массажистом | |
| работа полицейским | |
| учеба в классе | |
| работа сталелитейщиком | |
| работа актером в театре | |
| работа шофером грузовика | |
| Дела по дому | |
| уход за ребенком (купание, кормление) | |
| детские игры | |
| приготовление еды | |
| покупка продуктов | |
| тяжелая уборка | |
| Перемещение мебели | |
| перенос коробок | |
| распаковка коробок | |
| игры с ребенком (умеренная активность) | |
| игры с ребенком (высокая активность) | |
| чтение сидя | |
| стояние в очереди | |
| Сон | |
| просмотр телепередач | |
| Фитнес, аэробика | |
| аэробика лёгкая | |
| аэробика интенсивная | |
| степ-аэробика легкая | |
| степ-аэробика интенсивная | |
| водная аэробика | |
| велосипедный тренажер (средняя активность) | |
| велосипедный тренажер (высокая активность) | |
| ритмическая гимнастика (тяжелая) | |
| ритмическая гимнастика (легкая) | |
| тренажеры типа "наездник" | |
| гребной тренажер (средняя активность) | |
| лыжный тренажер | |
| растягивания (хатха-йога) | |
| подъем тяжестей | |
| интенсивный подъем тяжестей | |
| Спорт | |
| стрельба из лука | |
| бадминтон | |
| баскетбол | |
| бильярд | |
| горный велосипед | |
| велосипед 20 км/ч | |
| велосипед 25 км/ч | |
| велосипед 30 км/ч | |
| велосипед 35+ км/ч | |
| кегли | |
| бокс | |
| керлинг | |
| быстрые танцы | |
| медленные танцы | |
| фехтование | |
| американский футбол | |
| гольф | |
| гандбол | |
| ходьба на природе | |
| хоккей | |
| верховая езда | |
| гребля на байдарке | |
| восточные единоборства | |
| ориентирование на местности | |
| спортивная ходьба | |
| ракетбол | |
| альпинизм (восхождение) | |
| катание на роликах | |
| прыжки с веревкой | |
| бег 8,5 км/ч | |
| бег 10 км/ч | |
| бег 15 км/ч | |
| бег на природе | |
| катание на скейтборде | |
| бег на лыжах | |
| катание с гор на лыжах | |
| санный спорт | |
| плавание с маской и трубкой | |
| футбол | |
| софтбол | |
| плавание (общее) | |
| быстрое плавание | |
| плавание на спине | |
| плавание (брасс) | |
| плавание (баттерфляй) | |
| плавание (кроль) | |
| теннис | |
| волейбол (игра) | |
| волейбол (соревнования) | |
| пляжный волейбол | |
| ходьба 6 км/ч | |
| ходьба 7 км/ч | |
| ходьба 8 км/ч | |
| быстрая ходьба | |
| водные лыжи | |
| водное поло | |
| водный волейбол | |
| борьба | |
| Работа на даче | |
| работа в огороде (общая) | |
| рубка дров | |
| выкапывание ям | |
| складывание, переноска дров | |
| работа в огороде (прополка) | |
| укладывание дерна | |
| работа с газонокосилкой | |
| посадка в огороде | |
| посадка деревьев | |
| работа граблями | |
| уборка листьев | |
| ручная уборка снега | |
| Ремонт дома или машины | |
| починка машины | |
| плотницкие работы | |
| починка мебели | |
| прочистка водостоков | |
| укладка ковра или кафеля | |
| кровельные работы | |
| электропроводка | |
Чтобы узнать свои энергозатраты, нужно умножить коэффициент на свой вес и на продолжительность физической активности.
Например, если вы весите 70 кг и занимаетесь интенсивной аэробикой на протяжении 30 минут.
Вы израсходуете: 7,4 * 30 / 60 * 70 = 258 ккал.
Физическое тело, существующее в собственном времени и собственном пространстве, находится либо в состоянии движения, либо в состоянии покоя. Темой данной работы является отношение друг к другу неразличимых состояний движения тела и покоя и различимых состояний движения и покоя тела.
Великий итальянский физик и астроном, создатель основ механики Г. Галилей (1564-1642) установил закон инерции:
В нём Земля принималась за инерциальное тело, на которое не действуют другие тела и которое сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Признаком инерциальных тел и систем было принято такое их отношение к Земле, при котором они сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.
Позже, когда было доказано, что Земля вращается вокруг своей оси и совершает годовое обращение вокруг Солнца, она уже не могла считаться инерциальной системой отсчёта для всех остальных инерциальных тел и систем. Формулировка закона инерции Галилея не должна была содержать понятия Земли.
Великий английский физик, астроном и математик, основоположник классической механики И. Ньютон (1642-1727) обновил формулировку закона инерции Галилея:
Признаком инерциальных систем было принято их соответствие второму закону Ньютона.
Закон инерции Галилея-Ньютона устанавливал различимость состояния покоя и состояния движения тела в различное время существования тела: в одно время тело находится в состоянии покоя, в другое время это же тело находится в состоянии равномерного прямолинейного движения. Короче, движение не есть покой, покой не есть движение.
Другой закон, названный принципом относительности Галилея устанавливал:
Из него следовало, что поступательное, равномерное и прямолинейное движение Земли в целом не оказывает никакого влияния на физические процессы, происходящие внутри и на земной поверхности, никакими механическими экспериментами, проводимыми внутри инерциальной системы, нельзя определить, покоится она или движется равномерно и прямолинейно. Короче, движение есть покой, покой есть движение.
Может показаться, что принцип относительности Галилея противоречит закону инерции, что один из них является истинным, а другой — ложным.
На самом же деле не отношение закона инерции и принципа относительности заключает в себе противоречие, а отношение состояния покоя к состоянию движения заключает в себе противоречие, которое отражено и выражено отношением закона инерции и принципом относительности Галилея. Закон инерции и принцип относительности вводят теоретическую механику в область диалектики.
Состояние движения и состояние покоя тела являются едиными, имеющими одинаковыми все признаки и неразличимыми. С другой стороны, они имеют различные признаки, являются различимыми и противоположными.
Анализ единства противоположностей требует не только рассмотрения состояния движения тела, не только рассмотрения состояния покоя тела, но ещё и рассмотрения процесса обращения состояния движения в состояние покоя и состояния покоя в состояние движения. Подходящим телом для такого рассмотрения может служить маятник, совершающий гармонические колебания. Колебания маятника можно рассматривать как процесс взаимодействия его внутренних сил: единых и противоположных, друг друга определяющих и друг другу исключающих, т. е. представляющих собой единство противоположностей.
В классической механике инерциальные системы, для которых строго выполняются основные законы Ньютона, находятся на переднем плане, а неинерциальные колебательные системы находятся на заднем плане. В квантовой механике неинерциальные колебательные системы находятся на переднем плане, а инерциальные системы — на заднем плане. Поэтому квантовая механика первоначально называлась волновой механикой.
Знаменитый французский физик Луи де Бройль в 1924 г. выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Прежде было установлено, что фотоны, для которых не существует основной системы отсчёта, обладают корпускулярными и волновыми свойствами. Гипотеза Луи де Бройля устанавливала, что не только фотоны, но и электроны, нейтроны, атомы и молекулы, для которых существуют основные системы отсчёта, обладают корпускулярными и волновыми свойствами. Потом гипотеза де Бройля получила экспериментальное подтверждение и стала собой представлять достоверную научную теорию. Не смотря на это, универсальность корпускулярно-волнового дуализма ограничивалась областью физики микромира.
В статье «Интерпретация волновой механики» (пер с фр. опубликован в журнале «Вопросы философии» №6, 1956г. ) Луи де Бройль писал: «Я старался представить себе корпускулу как очень маленькое местное нарушение, включённое в волну, а это привело меня к тому, чтобы рассматривать корпускулу как своего рода маленькие часы, фазы которых всегда должны быть согласованы с фазами той волны, с которой они объединены. Изучая различие между поведением частоты корпускулы-часов и частоты сопровождающей её волны я заметил, что согласование фаз навязывало прямолинейно и равномерно перемещающейся корпускуле совершенно определённое движение по отношению к плоской монохроматической волне, которую мне пришлось с ней ассоциировать»/ «Философские вопросы современной физики». Под ред. И.В. Кузнецова и М.Э. Омельяновского, М., 1958, с. 80 /.
В мысленном эксперименте де Бройля движение корпускулы-часов пилотировала волна, игравшая в их взаимодействии активную роль. Корпускула-часы находилась в подчинённом отношении к волне, играла в нём пассивную роль, находилась с волной в одной общей форме, лишалась своих корпускулярных свойств и приобретала волновые свойства. Поэтому в волне она становилась ненаблюдаемой нелокализованной и неуловимой.
Хотя де Бройль предполагал и ожидал, что корпускула-часы, включённые в волну, обнаружат себя в определённом месте волны «как очень маленькое местное нарушение», но его предположение и ожидание не подтвердились.
Волна не вкушает корпускулу, как уж лягушку, которая расширяет его желудок и образует в определённом месте его тела наблюдаемое местное нарушение. Де Бройлю пришлось искать корпускулу в волне с помощью двойного решения уравнения волны и уравнения корпускулы-часов. Значения волновой функции показывали де Бройлю, что в очень маленькой области, в центре её, имеется математическая сингулярность с бесконечным значением. Его происхождение было неизвестным, а его значение — лишённым смысла. Поэтому оно было заменено большим конечным значением и не было включено в корпускулярно-волновую теорию и в теорию двойного решения.
Так как полученный результат мысленного эксперимента Луи де Бройля остался непонятым и невключённым в теорию, то в эксперимент мною были внесены изменения и дополнения. В частности, корпускула-часы были заменены маятником настенных часов типа ходиков. И не маятник был включён в волну, а волна была включена в маятник. Только лишь эти изменения в мысленном эксперименте Луи де Бройля имели своим следствием распространение универсального корпускулярно-волнового дуализм на все физические тела, состоящие из атомов и молекул.
Можно было сравнивать наблюдаемые гармонические колебания маятника с ненаблюдаемыми гармоническими колебаниями частицы линейного гармонического осциллятора и посредством сравнения установить их взаимно однозначное соответствие. В моём распоряжении оказалась прекрасная параллель, раскрывающая многие тайны. В их числе раскрылась тайна происхождения нулевого уровня энергии линейного гармонического осциллятора. Энергия нулевого уровня оказалась обменной энергией, присутствующей в гармонически колеблющейся частице, но ей не принадлежащей. Линейный гармонически осциллятор оказался нелинейным и открытой физической системой. Маятник тоже оказался не консервативной закрытой колебательной системой, внутри которой ничего не изменяется и не развивается, а открытой физической системой. Взаимодействие маятника и волны оказалось существующим в подчинённом отношении к ненаблюдаемой третьей внешней силе.
Собственное пространство маятника и волны и внешнее пространство сообщаются посредством очень маленькой области, через центр которой в маятник входит извне порция количества движения в одной форме в начале периода колебаний и выходит вовне в другой форме в конце периода. Причём, в один определённый момент времени выходящее во внешнее пространств количество движения завершает период, а входящее во внутреннее пространство количество движения начинает собой новый период.
Эта маленькая область и была обнаружена Луи де Бройлем, в центре которой находилась математическая сингулярность с бесконечным значением. За бесконечным значением волновой функции укрывалось двустороннее движение двух порций количества движения, принадлежащих ненаблюдаемой внешней силе. Количество движения, поступающее в маятник извне, проводит в нём всю свою «жизнь».
С начала и до конца периода проходит «детство», «юность», «молодость», «зрелость», «старость» и «дряхлость» вселённого в маятник количества движения. В конце периода происходит обмен старого количества движения на новое количество движения. Описание акта обмена — дело недалёкого будущего времени.
Теперь рассматривается отношение друг к другу состояния движения и состояния покоя маятника, начиная с его самой простой формы, которая соответствует принципу относительности Галилея.
А). Неразличимые состояние движения и состояния покоя принадлежат телу, существующему в своём времени и пространстве, которые неразличимы. Поэтому можно полагать, что
- движущееся тело существует во времени,
- движущееся тело существует в линейном пространстве,
- покоящееся тело существует во времени,
- покоящееся тело существует в линейном пространстве.
В). Изменение и развитие формы отношения состояний тела ведёт к тому, что неразличимые состояние движения и состояние покоя становятся различимыми состояниями тела, существующего во времени и пространстве, которые стали различимыми в отношении друг к другу и в отношении к самим себе. Определённое время существования тела отличается от его неопределённого времени. Определённое пространство существования тела отличается от его неопределённого пространства.
Движение маятника от верхнего правого положения через нижнее положение до верхнего левого положения осуществляется за половину периода Т времени, имеющему определённое точное значение. Оно осуществляется на неопределённой изменяющейся длине пространства. Определённое время делимо на определённые делимые моменты времени, а неопределённое время не слагается из неделимых «теперь» /Аристотель/.
Покоящийся маятник в верхнем правом положении, или в верхнем левом положении, существует на определённой длине L пространства неопределённое время. Определённая длина пространства делима на делимые свои части, а неопределённая длина пространства не слагается из неделимых «здесь».
Признаки состояний маятника можно обобщить и выразить в форме математического предложения, которое состоит из условия и из вытекающего из него заключения.
Предложение 1. Если тело находится в состоянии равномерного прямолинейного движения, то оно существует в своём определённом времени и неопределённом линейном пространстве.
Предложение 2, обратное. Если тело существует в определённом времени и неопределённом пространстве, то оно находится равномерного прямолинейного движения.
Наблюдаемое движение маятника не является равномерным и прямолинейным. Но из этого не следует, что маятник не находится в равномерном прямолинейном ненаблюдаемом движении. Если возможно воздействие на маятник и волну ненаблюдаемой внешней силы, то возможно и равномерное прямолинейное ненаблюдаемое движение маятника и волны под командной властью внешней силы.
Оба предложения характеризуют состояние равномерного прямолинейного движения тела, находящееся во взаимно однозначном соответствии с существованием тела в определённом времени и неопределённом пространстве. Тело весом Р , существуя в течение промежутка времени Т , обладает количеством движения, равном произведению веса Р на время Т : р = РТ.
Предложение 3. Если тело находится в состоянии покоя, то оно существует неопределённое время.
Предложение 4, обратное. Если тело существует в определённом линейном пространстве неопределённое время, то оно находится в состоянии покоя.
Тело весом Р , существуя на длине определённого пространства, обладает тем же по величине количеством движения, но прямо противоположного качества. Постоянная энергия тела равна произведению веса Р на длину L : Е = РL .
Маятник обладает постоянным весом Р , Б а взаимодействующая с ним волна обладает переменным весом Р , по закону равенства действия и противодействия. Маятник находится в верхнем крайнем правом, или левом, положении в неустойчивом равновесии в состоянии покоя и невесомости. Переменный вес, присутствуя в веществе маятника, не изменяет его величины ни на один атом. Посредством наложения их друг на друга без взаимного искажения, согласно принципу суперпозиции, постоянный вес маятника как бы подпирается снизу переменным весом волны и приобретает свойство невесомости.
В нижнем крайнем положении маятник пересекает на предельно высокой скорости вертикаль справа налево, или слева направо. На его постоянный вес накладывается сверху переменный вес волны. В результате наложения переменного веса постоянный вес возрастает в два раза.
С). Дальнейшее изменение и развитие отношения состояния движения и состояния покоя приводит к тому, что их различие обращается в их прямую противоположность.
Тело переходит из состояния движения, которое соответствует низшему уровню развития отношения, в состояние покоя, которое соответствует высшему уровню развития отношения. Переход из состояния движения в состояние покоя возможен не раньше, чем закончится время Т состояния движения.
За время Т импульс неоднократно переходит из одной, менее развитой, своей формы в другую, более развитую, форму. Формы импульса следуют одна за другой в строгом порядке. И только последняя форма импульса способна обращаться в первую форму энергии. Обращение импульса в энергию происходит не мгновенно, не за один определённый момент времени, а весь период Т колебаний от первого до последнего его момента.
Другими словами, сколько времени существует импульс и состояние движения тела, столько же времени существует процесс обращения импульса в энергию и столько же времени существует энергия и состояние покоя тела.
Параллельно обращению импульса РТ в энергию РL происходит обращение времени Т в длину L пространства посредством их наложения друг на друга без взаимного искажения. В результате образуется пространственно-временной интервал. Его началом является конец «чистого», незамутнённого пространством, определённого времени. Его концом является начало «чистого», незамутнённого временем, определённого линейного пространства.
В каждом из четырёх математических предложений имеется неразлучная пара или определённого времени и неопределённого пространства тела, или определённого пространства и неопределённого времени тела. Эти пары показывают, что любая физическая система не может находиться в состоянии движения или в состоянии покоя, в которых время и пространство системы одновремённо принимают определённые, точные значения. Это значит, что отношение времени и пространства друг к другу любой физической системы представляет собой соотношение неопределённостей, одним из частных случаев которого является принцип неопределённости, открытый в 1927 г. В. Гейзенбергом. Координата центра инерции системы представляет собой линейное пространство, а импульс, в размерности которого имеется размерность времени, представляет собой время.
Закон всемирного тяготения Ньютона описывает силу тяготения как величину, которая зависит от расстояния, т. е. от длины пространства между взаимодействующими телами, и не зависит от времени. Почему? Ответ на вопрос помогает найти предложение 3. Взаимодействующие тела находятся на определённом расстоянии друг от друга в состоянии покоя. Покоящиеся тела существуют в определённом линейном пространстве неопределённое время, которое не имеет определённого, точного значения. Сила тяготения не может зависеть от неопределённого времени. По этой же причине сила взаимодействия электрических зарядов описывается законом Кулона как величина, которая зависит от расстояния и не зависит от времени. Покоящиеся электрические заряды существуют в определённом линейном пространстве неопределённое время.
Основные уравнения электродинамики — уравнения Максвелла — означают, что вихри электрического и магнитного полей определяются производными по времени и не зависят от значения длины пространства. Почему?
Движущиеся вихри электрического поля определяются производной по времени от магнитного поля, а магнитного поля — производной по времени от электрического поля. Электрические и магнитные вихри существуют определённое время в неопределённом пространстве, которое не имеет определённой длины.
В основе утверждения концепции дальнодействия находится существование вихреобразного движения эфира в определённом времени и неопределённом пространстве, а в основе утверждения принципа близкодействия находится существование взаимодействующих покоящихся тел в определённом линейном пространстве неопределённое время.
Можно было бы поставить ещё и другие вопросы и попытаться найти на них ответы. Но лучше подождать их самостоятельного появления. Тогда и ответы на них возникнут сами собой.
К состоянию движения и к состоянию покоя тела имеют непосредственное отношение знаменитые апории Зенона Элейского
См. статью Отношение движения и покоя в апориях Зенона Элейского
