Energiförbrukning vid fysisk aktivitet av varierande intensitet. Organisationslagar Fish letar efter var det är djupare...

Energiförbrukningen och därmed energibehovet för en frisk person vid normal fysisk aktivitet består av fyra huvudparametrar. Först och främst är detta det basala utbytet. Det kännetecknas av energibehovet hos en person i vila, innan man äter, vid normal kroppstemperatur och en omgivningstemperatur på 20 ° C. Huvudmetabolismen tjänar till att upprätthålla de viktiga funktionerna i kroppens livsuppehållande system: 60% av energin går åt till värmeproduktion, resten på hjärtats och cirkulationssystemets arbete, andning, njur- och hjärnfunktion. Den basala metabolismen är endast föremål för mindre fluktuationer. Reglering av basal metabolism utförs med hjälp av hormoner och genom det autonoma nervsystemet. Dess värde bestäms genom att mäta mängden värme som genereras (direkt kalorimetri) eller genom att registrera förbrukningen av syre och frigörandet av koldioxid (indirekt kalorimetri).

Den andra komponenten i kroppens energiförbrukning efter huvudmetabolismen är den så kallade reglerade energiförbrukningen. De motsvarar behovet av energi som används för arbete över basalmetabolismen. All typ av muskelaktivitet, även att ändra kroppsställning (från liggande till sittande), ökar kroppens energiförbrukning. Förändringen i energiförbrukningen bestäms av muskelarbetets varaktighet, intensitet och karaktär. Eftersom fysisk aktivitet kan vara av en annan karaktär är energiförbrukningen föremål för betydande fluktuationer.

En idrottares energiförbrukning bestäms av ett ännu större antal komponenter:

Klimatiska och geografiska förhållanden för träning;

Träningsvolym;

Träningsintensitet;

Typ av sport;

Träningsfrekvens;

Tillstånd under träning;

Specifik dynamisk verkan av mat;

Atletens kroppstemperatur;

Yrkesverksamhet;

Ökad basal metabolism;

Matsmältningsförluster.

Ju mer muskelarbete, desto mer ökar energiförbrukningen.

I experiment med arbete på en cykelergometer, med en exakt bestämd mängd muskelarbete och exakt uppmätt motstånd mot pedalrotation, etablerades ett direkt (linjärt) samband mellan energiförbrukning och arbetseffekt, registrerat i kilogram eller watt. Samtidigt avslöjades det att inte all energi som förbrukas av en person när han utför mekaniskt arbete används direkt för detta arbete, eftersom det mesta av energin går förlorad i form av värme. Det är känt att förhållandet mellan den energi som användes för arbete och den totala energi som förbrukas kallas effektivitetsfaktorn (effektivitetsfaktor). Man tror att den högsta effektiviteten för en person under sitt vanliga arbete inte överstiger 0,30-0,35. Följaktligen, med den mest ekonomiska energiförbrukningen under arbetet, är kroppens totala energiförbrukning minst 3 gånger högre än kostnaden för att utföra arbete. Oftare är effektiviteten 0,20-0,25, eftersom en outbildad person lägger mer energi på samma arbete än en utbildad person.

Med fokus på effekt och energiförbrukning fastställdes relativa effektzoner inom cyklisk sport (tabell 5).

Dessa fyra zoner av relativ kraft innebär att dela upp många olika avstånd i fyra grupper: kort, medel, lång och extra lång.

Vad är kärnan i att dela in fysiska övningar i zoner med relativ kraft och hur är denna gruppering av avstånd relaterad till energiförbrukning under fysisk aktivitet av olika intensitet?

För det första beror kraften i arbetet direkt på dess intensitet. För det andra har frigörandet och förbrukningen av energi för att övervinna avstånd som ingår i olika kraftzoner signifikant olika fysiologiska egenskaper.

Tabell 5

Relativa kraftzoner i sportövningar (enligt B.S. Farfel, B.S. Gippenreiter)

Maximal effektzon. Inom dess gränser kan arbete som kräver extremt snabba rörelser utföras. Varaktigheten av detta arbete överstiger vanligtvis inte 20 sekunder. Med ett sådant maximalt arbete börjar trötthetsfenomenen inom 10-15 sekunder, vilket visar sig i en liten minskning av intensiteten. Inget annat arbete frigör så mycket energi som att arbeta med maximal effekt. Syrebehovet per tidsenhet är störst, kroppens syreförbrukning är obetydlig. Muskelarbete åstadkoms nästan helt på grund av syrefri (anaerob) nedbrytning av ämnen. Nästan hela kroppens syrebehov är tillfredsställt efter jobbet, d.v.s. efterfrågan under drift är nästan lika med syreskulden. På grund av arbetets korta varaktighet hinner inte blodcirkulationen öka utan pulsen ökar markant mot slutet av arbetet. Minutvolymen av blod ökar dock inte mycket, eftersom hjärtats systoliska volym inte hinner öka.

Submaximal effektzon. Dess maximala varaktighet är inte mindre än 20-30 sekunder, men inte mer än 3-5 minuter. Denna typ av arbete producerar en betydande mängd mjölksyra, som löses upp i blodet. Utöver de anaeroba processer som intensivt utspelar sig under detta arbete ingår även aeroba processer. Andning och blodcirkulation ökar kraftigt. Detta säkerställer en ökning av mängden syre som strömmar genom blodet till musklerna. Syreförbrukningen ökar kontinuerligt, men den når sina maximala värden nästan i slutet av arbetet. Den resulterande syreskulden är mycket stor - den är betydligt större än efter drift av maximal effekt, vilket förklaras av driftens varaktighet.

Hög effekt zon. Det kännetecknas av en varaktighet på minst 3-5 minuter. och inte mer än 20-30 minuter. Det finns redan tillräckligt med tid för att andningen och blodcirkulationen ska öka fullt ut. Därför sker arbete som utförs några minuter efter start med syreförbrukning nära maximalt möjligt. Samtidigt är syrebehovet vid sådant arbete större än den möjliga syreförbrukningen. Intensiteten hos anaeroba processer överstiger intensiteten hos aeroba reaktioner. I detta avseende ackumuleras anaeroba nedbrytningsprodukter i musklerna, och en syreskuld bildas.

Vid högintensivt arbete spelar utsöndringsprocesser en betydande roll. Svettning, som ökar under de första minuterna av arbetet, ingår helt i den termoregulatoriska funktionen, vilket skyddar kroppen från överhettning. Dessutom tar svett bort en del av mjölksyran och andra ämnesomsättningsprodukter som kommer in i blodet från musklerna.

Måttlig kraftzon. Det kan pågå från 20-30 minuter. upp till flera timmar. Funktionen som skiljer den måttliga intensitetszonen från alla tre ovanstående zoner är närvaron stabilt läge(likhet mellan syrebehov och syreförbrukning). Först i början av arbetet överstiger syreförbrukningen syreförbrukningen. Men efter bara några minuter når syreförbrukningen nivån för syrebehovet. Ackumulering av mjölksyra vid steady state är frånvarande eller liten. Andnings- och blodcirkulationens funktioner ökar kraftigt, men inte maximalt.

Långvarigt arbete av måttlig intensitet, åtföljt av kraftig svettning, orsakar stora förluster av vatten från kroppen och viktminskning (upp till 0,8-1 kg per 1 timme).

Så, som ett resultat av upprepade belastningar av en viss kraft under träningssessioner, anpassar sig kroppen till motsvarande arbete på grund av förbättringen av fysiologiska och biokemiska processer och egenskaperna hos kroppssystemens funktion. Effektiviteten ökar när man utför arbete med en viss kraft, konditionen ökar och sportresultaten ökar.

Jämförelse av ökningen av energiförbrukningen med en ökning av arbetets svårighetsgrad visar att mängden energi som förbrukas minus basalmetabolismen alltid är större än det "användbara" mekaniska arbetet som utförs av en person. Orsaken till denna diskrepans ligger framför allt i att när näringsämnenas kemiska energi omvandlas till arbete går en betydande del av energin förlorad i form av värme utan att omvandlas till mekanisk energi. En del av energin går åt till att upprätthålla statiska spänningar, som endast delvis beaktas vid beräkning av det mekaniska arbetet som utförs av en person. Varje mänsklig rörelse kräver både statisk och dynamisk stress, och förhållandet mellan båda är olika för olika jobb. Att lyfta en last från en höjd av 1 m till en höjd av 1,5 m med en rätad bål kräver således mindre energi än att lyfta samma last från en höjd av 0,5 m till en höjd av 1 m med en lutande bålposition, eftersom att hålla den senare i ett lutande tillstånd kräver mer betydande statisk spänning av ryggmusklerna.

En viss del av energin som genereras under kemiska reaktioner går åt till att övervinna motstånd mot rörelse från antagonistiska muskler och elastiska vävnader i lederna som sträcks under rörelse, på att övervinna viskös motstånd mot muskeldeformation och på att övervinna trögheten hos rörliga delar av kroppen när rörelseriktningen ändras. Förhållandet mellan mängden mekaniskt arbete som utförs av en person, uttryckt i kalorier, och mängden energiförbrukning, även i kalorier, kallas energieffektivitetsfaktorn.

Effektivitetens storlek beror på arbetsmetoden, dess takt och tillståndet för träning och trötthet hos personen. Ibland används effektivitetsvärdet för att bedöma kvaliteten på arbetstekniker. Sålunda, när man studerade rörelserna av metallfilning, fann man att för varje kilogram-kraft-meter arbete spenderas 0,023 kcal, vilket motsvarar en effektivitetskoefficient på 1/ = 10,2
Denna relativt låga effektivitet förklaras av det betydande statiska arbetet under filning, vilket kräver spänningar i bålens och benens muskler för att bibehålla en arbetsställning. För andra typer av arbeten kan effektiviteten vara större eller mindre än det värde som finns för filning av metall. Nedan är effektivitetsvärdena för vissa jobb:
Tyngdlyftning........................8.4
Filarbete................................10.2
Arbeta med en vertikal spak (skjutande) 14.0
Handtagsrotation.............20,0
Cykling................................30.0
Det högsta värdet som människokroppens effektivitet kan nå är 30%. Detta värde uppnås genom att utföra välbemästrat, vanemässigt arbete som involverar musklerna i benen och bålen.

Värdet av effektiviteten i arbetet gör det i vissa fall möjligt att skapa mer rationella förutsättningar för att utföra fysiskt arbete, i synnerhet för att bestämma den optimala hastigheten (tempo), belastning och arbetsproduktivitet. För det mesta är mängden energiförbrukning per produktionsenhet minst, och dess omvända värde på effektivitetsfaktorn är störst vid genomsnittliga grader av hastighet och belastning i mitten av arbetsperioden, om den fortsätter till utmattning.

En förändring av effektivitetsfaktorn i enskilda fall, i synnerhet när homogent arbete som endast skiljer sig åt i utförandemetoden jämförs, kan tjäna som ett av kriterierna för att bedöma rationaliteten i vissa specifika aspekter av arbetet. Detta kriterium för en arbetande person har dock inte på något sätt den avgörande och universella betydelse som det har vid bedömningen av en maskins prestanda. Medan i en ångmaskin endast externt mekaniskt arbete är den huvudsakliga fördelaktiga effekten av energiomvandlingar, och resten av energin som utvinns från bränslet med rätta anses vara värdelöst förlorad, är den del av den förbrukade energin som inte går till externt mekaniskt arbete, utan till öka cellernas vitala aktivitet under arbete och för att återställa tillfälligt minskande prestanda.

Ett mer exakt och universellt kriterium för fysiologisk bedömning av rationaliteten hos specifika arbetstekniker och individuella rörelser är varaktigheten av att upprätthålla en hög prestationsnivå, vilket manifesteras i en ökning av arbetsproduktiviteten och i en sådan anpassning av fysiologiska funktioner som leder till vidareutveckling av en persons fysiska och andliga förmågor.

Effektivitetsfaktorn (COP) för en anställds arbetskraftspotential kan inte vara lika med 100 %. Dessutom beror effektiviteten på ett antal externa och interna faktorer.

Studier av effektiviteten av mänsklig aktivitet i arbetsprocessen har visat att effektivitet har en komplex dynamik. Till exempel är det känt att under arbetsdagen har prestation följande faser:

utveckling eller ökad effektivitet, som kan vara från flera minuter till 1,5 timmar beroende på arbetets särdrag, dess organisation och personens individuella egenskaper;
en fas med hög stabil prestanda, som kan bibehållas i 2 - 2,5 timmar eller mer, beroende på arbetets komplexitet och svårighetsgrad;
fas av nedgång i prestanda på grund av utvecklingen av trötthet.

Förhållandet mellan dessa faser i tid avgör arbetarens effektivitet.

Effektiviteten bestäms av ålder, arbetslivserfarenhet inom specialiteten, professionalism etc. Effektivitetskriterier inkluderar även produktion och psykologiska indikatorer, arbetstillfredsställelse. Ju mer produktivt arbetet är, desto mindre kostsamt slutförs det: mindre slöseri, mindre trötthet, mindre neuropsykiska kostnader för att uppnå målet, mindre känslomässig reaktion på klienternas beteende, etc.

Därav, det viktigaste kriteriet för en anställds optimala arbetskraftspotential är indikatorer relaterade till hans framgång och effektivitet. Ju högre effektivitet, desto närmare målet är medarbetaren.

Processen för att uppnå ett mål inkluderar som regel följande huvudsteg:

1. Utformning av ämnesinnehåll och former av arbete och icke-arbetsbeteende, som enligt arbetstagarens uppfattning kan leda till att uppgiften löses.
2. Förverkligande av målet i samspel med arbetsämnet.
3. Utvärdering av resultat enligt personliga gruppkriterier.

Vart och ett av dessa steg inkluderar analytiska och konstruktiva processer.

Att utforma en anställds verksamhet förutsätter å ena sidan analys beredskap att utföra arbete (en sorts självdiagnos), och å andra sidan - konstruktiv utveckla arbetssätt.

Att slutföra det tänkta arbetet kräver både konstruktiv interaktion med kollegor och ständig självanalys och självkontroll. Utvärdering av vad som uppnåtts är inte bara en analys av resultaten utan också ett konstruktivt underlag för att bestämma inriktningar för det fortsatta arbetet. Denna process kan representeras schematiskt (tabell 12). En anställds effektivitet beror också till stor del på följande faktorer:

överensstämmelse mellan organisationens mål och hur medarbetaren förstår dem, ömsesidig förståelse mellan medarbetaren och organisationen;
närvaron av delmål som berikar innehållet i huvudmålet och skapar ytterligare kontaktpunkter mellan produktionsdeltagare, såväl som mellan organisationen och människorna;
att uppnå ett mål (oavsett dess specifika genomförande) till lägsta kostnad.

Jobbprocess

Tabell 12.

Informationen som tillhandahålls gör att vi kan dra följande slutsats: en person som subjektivt bedömer sitt arbete som ett arbete "med fullt engagemang" kan inte bedömas som helt framgångsrik. Att arbeta "på gränsen" utarmar individen och hans arbetspotential. I en studie gjord på ett av de bolagiserade (tidigare statligt ägda) företagen framkom bedömningar av respondenternas personliga arbete (tabell 13).

Tabell 13

Bedömningar av respondenternas personliga arbete (i procent av antalet respondenter)

Resultaten av studien väcker allvarliga farhågor om tillståndet för arbetskraftspotentialen för företagets personal och framgången för dess arbete. Folk jobbar slösaktigt. Kvinnor och äldre arbetar mest intensivt. Experter tror att du måste resa dig från bordet med en lätt hungerkänsla. Detsamma kan sägas om arbete: du måste avsluta det med vetskapen om att du fortfarande har styrka. Behåller sitt värde här Aristoteles motto: optimum - detta är inte max.

Det är typiskt för en person att sträva efter att saker ska göras "på egen hand" i största möjliga utsträckning. Detta är förmodligen grunden för tekniska framsteg. Verktyg skapas som utför alla nödvändiga operationer, maskiner, automatiska maskiner och robotar. Ett av de viktigaste delmålen med optimalt arbete är att organisera arbetet på ett sådant sätt att man minimerar ansträngningskostnaderna för genomförandet och har reserver för framtiden. Det är detta som kännetecknar en aktiv position i förhållande till arbetet. För detta ändamål skapas ny utrustning, utbildning genomförs och automatisering av åtgärder utvecklas, som syftar till att ersätta intensiva mänskliga handlingar med mekaniska handlingar.

Det är känt att ju mer muskelarbete desto mer ökar energiförbrukningen. I laboratorieförhållanden, i experiment med arbete på en cykelergometer med en exakt definierad mängd muskelarbete och exakt uppmätt motstånd mot pedalrotation, var ett direkt (linjärt) beroende av energiförbrukningen på arbetskraften, registrerat i kilogram eller watt, Etablerade. Samtidigt avslöjades det att inte all energi som förbrukas av en person när han utför mekaniskt arbete används direkt för detta arbete, eftersom det mesta av energin går förlorad i form av värme. Det är känt att förhållandet mellan den energi som användes för arbete och den totala energi som förbrukas kallas effektivitetsfaktorn (effektivitetsfaktor).

Man tror att den högsta effektiviteten för en person under sitt vanliga arbete inte överstiger 0,30–0,35. Följaktligen, med den mest ekonomiska energiförbrukningen under arbetet, är kroppens totala energiförbrukning minst tre gånger högre än kostnaden för att utföra arbete. Oftare är effektiviteten 0,20–0,25, eftersom en outbildad person lägger mer energi på samma arbete än en utbildad person. Således har det experimentellt fastställts att vid samma rörelsehastighet kan skillnaden i energiförbrukning mellan en tränad idrottare och en nybörjare nå 25–30 %.

Med fokus på effekt och energiförbrukning har fyra relativa effektzoner etablerats inom cyklisk sport. Dessa är zoner med maximal, submaximal, hög och måttlig effekt. Dessa zoner innebär att dela in många olika avstånd i fyra grupper: kort, medel, lång och extra lång.

Vad är kärnan i att dela in fysiska övningar i zoner med relativ kraft och hur är denna gruppering av avstånd relaterad till energiförbrukning under fysisk aktivitet av olika intensitet?

Zonmaximalkraft. Inom dess gränser kan arbete som kräver extremt snabba rörelser utföras. Inget annat arbete frigör så mycket energi. Syrebehovet per tidsenhet är störst, kroppens syreförbrukning är obetydlig. Muskelarbete åstadkoms nästan helt på grund av syrefri (anaerob) nedbrytning av ämnen. Nästan hela kroppens syrebehov är tillfredsställt efter arbetet, d.v.s. efterfrågan under arbetet är nästan lika med syreskulden. Andningen är obetydlig: under de 10–20 sekunderna då arbetet utförs, andas idrottaren antingen inte eller tar flera korta andetag. Men efter målgången fortsätter hans andning att intensifieras under lång tid: vid denna tidpunkt är syrgasskulden återbetald. På grund av arbetets korta varaktighet hinner inte blodcirkulationen öka utan pulsen ökar markant mot slutet av arbetet. Minutvolymen av blod ökar dock inte mycket, eftersom hjärtats systoliska volym inte hinner öka.

Zon submaximal kraft. Inte bara anaeroba processer förekommer i musklerna utan även aeroba oxidationsprocesser, vars andel ökar mot slutet av arbetet på grund av den gradvisa ökningen av blodcirkulationen. Andningsintensiteten ökar också hela tiden fram till slutet av arbetet. Processerna för aerob oxidation, även om de ökar under hela arbetet, släpar fortfarande efter processerna för syrefri nedbrytning. Syreskulden fortskrider hela tiden. Syreskulden vid slutet av arbetet är större än vid maximal effekt. Stora kemiska förändringar sker i blodet.

I slutet av arbetet i zonen med submaximal kraft ökar andningen och blodcirkulationen kraftigt, en stor syreskuld och uttalade förskjutningar i blodets syra-bas och vatten-saltbalans uppstår. Det är möjligt att höja blodtemperaturen med 1–2 grader, vilket kan påverka tillståndet i nervcentra.

Zon stor kraft. Andningsintensiteten och blodcirkulationen lyckas öka redan under de första minuterna av arbetet till mycket höga värden, som ligger kvar till slutet av arbetet. Möjligheterna för aerob oxidation är högre, men de ligger fortfarande efter anaeroba processer. Den relativt höga nivån av syreförbrukning ligger något efter kroppens syrebehov, så ackumuleringen av syreskuld sker fortfarande. I slutet av arbetet kan det vara betydande. Förändringar i blodets och urinens kemi är också betydande.

Zonmåttligkraft. Det är redan ultralånga avstånd. Arbete med måttlig kraft kännetecknas av ett stabilt tillstånd, vilket är förknippat med ökad andning och blodcirkulation i proportion till intensiteten av arbetet och frånvaron av ackumulering av anaeroba nedbrytningsprodukter. Vid långa arbetsdagar uppstår en betydande total energiförbrukning, vilket minskar kroppens kolhydratresurser.