Пример решение планинска турнеја
Зошто слабеете кога одите на планинска турнеја? ?
Слабеете на планинарска турнеја на два начина:
· Испотете вода. Значи, мора да пресметате колку вода е испотена
· „Конзумирате калории“. Значи, мора да пресметате колку работа работите на планинска турнеја и колку гликоза или маснотии треба да се отстранат од телото за да се обезбеди соодветно количество енергија.
Каква работа се прави на планинска турнеја?
Тоа е првенствено подигната работа. Формулата за работа за подигнување е:
Whub = m Ч g Ч ч
Во прилог на познатиот просторен фактор на земјата, потребна ви е масата на алпинистот вклучувајќи го и ранецот, како и висинската разлика надмината за време на обиколката.
Во следното претпоставувам обиколка со висинска разлика од h = 1000 m и алпинист од 70 kg со багаж од 10 kg (вклучувајќи облека). Значи:
Конт.: M = 80 kg, h = 1000 m
Сол.: Whub = m Ч g Ч ч
= =
Во која друга форма телото дава енергија на околината?
Исто така, произведува топлина. Од часовите е познато (види скрипта) дека ефикасноста на мускулите е околу 1/6. Ова значи дека само пресметаната работа за подигнување од 800 kJ е само една шестина од количината на енергија претворена во мускулите. Генерално, количината на енергија претворена во мускулот е затоа:
6 Ч 800 kJ = 4800 kJ
Количината на ослободена топлина е:
4800 kJ - 800 kJ = 4000 kJ
Колку гликоза или маснотии мора да се потрошат за да се ослободи оваа количина на енергија?
Физиолошката калориска вредност на грозјениот шеќер е 17 kJ/g, онаа на маснотиите приближно 40 kJ/g. Ако некој претпостави дека резервите на глукоза во мускулите брзо се празнат и телото наскоро ќе премине на согорување на маснотии, може да се поедностави претпоставката дека целата количина на енергија се ослободува преку „согорувањето“ на маснотиите.
Ова резултира во околу
Маснотии што треба да се „изгорат“
Колку вода треба да испотите за да извлечете количина на топлина од 4000 kJ од телото?
Водата што треба да се испари мора прво да се загрее од телесната температура до 100 ° C, т.е. за 60 K. За ова, неопходни се 60 кал ≈ 251 J на грам вода. За вистинско испарување на 100 ° C топла вода уште 2088 J/g. Вкупно, со секој грам пот, 251 J + 2088 J = 2339 J ≈ 2,34 kJ се расфрлаат од телото.
Со „отстранување“ на 4000 kJ топлина преку потење
Во зависност од времето и облеката, повеќе или помалку голем дел од топлината секако се дава со ладење на воздухот и топлинско зрачење. Особено, процентот на ладење на воздухот е исклучително тешко да се пресмета. Но, бидејќи исто така давате топлина кога седите или лежите тивко, а температурата на телото се зголемува само за неколку степени (од приближно 42 ° умирате), дополнителната топлина што се дава со ладење на воздухот или сончева топлина при тивко седење е мала.
Резултат од вкупна загуба
· Генерално, во топло време, треба да имате тежина од околу 2 кг помалку на врвот отколку во долината, но најголемиот дел од слабеењето е вода, која треба да се надополни на краток рок за да остане здрава.
· Вистинското трајно губење на тежината преку распаѓање на телесните масти е приближно 120 гр
Јас не секогаш им давам аритметички задачи како овие на учениците како скрипти, затоа што не сакам да ги предвидувам или игнорирам идеите што учениците ги внесуваат во моделирањето. Следното решение е само пример за тоа како се справувам со вакви задачи со ученици од 8-мо одделение.
Прашањата во левата колона треба да бидат само водечки прашања за наставникот и, се разбира, мора да бидат прилагодени на текот на дискусијата на часот и, доколку е потребно, дополнети со понатамошни прашања од мал чекор.
Претходно сигурно сте се занимавале со барем потенцијалната енергија. Задачата е, се разбира, поволна по термодинамиката. Сепак, јас најмногу се занимавам со тоа во врска со позиционата енергија, ако сеуште не е разгледана теоријата за топлина. Потоа ги предвидувам потребните информации. Искуството покажа дека ова не е голем проблем, бидејќи е интуитивно јасно дека за да се загрее двојно повеќе од количината на вода, потребна ви е и двојно поголема количина на енергија и дека е потребно доста време на шпоретот во кујната да стигнете до тенџерето полно со 100 ° дури и со полна моќ топла, врела вода се претвора во 100 ° топла пареа, така што е потребно многу енергија за ова, и колку повеќе вода треба да се испари.
Се разбира, јас исто така прифаќам каква било друга разумна претпоставка во овој момент, им сугерираат на студентите. На час, обично секој ученик дозволувам да избере свој датум и по разумно време за обработка, направам еден пример на таблата.
Ако некој е попознат со физиологијата од мене (што не е подвиг), тој, се разбира, треба да го вметне своето знаење. Патем, има смисла да се разговара со студентите на вакви и слични точки дека физичките резултати се прецизни само како што се користат влезните податоци и дека резултатот е генерално попрецизен ако се вложат повеќе напори во моделирањето и понатамошните ефекти вклучени во фактурата. На пример, можете да додадете дополнителни 10% доплата за да ги земете предвид таканаречените „контра-искачувања“, односно местата каде што има тренд на опаѓање во текот на реалното искачување. Или, исто така, се зема предвид подигнувањето на стапалата, или процентот се доплаќа за спуштање, што исто така бара работа од мускулот, иако оваа работа не може физички да се именува и пресмета.
Накратко! Трасата е целта. Задачата е само средство за постигнување разговор со студентите (и, конечно, и со пресметката) на тема „енергија“.
Белешка до наставниците: „Физиолошката калориска вредност“ зема предвид дека дел од потрошената храна се излачува без да се користи. На пример, физичката калориска вредност на целулозата, како и сите јаглени хидрати, е приближно 17 kJ/g, додека за луѓето физиолошката калориска вредност е 0 бидејќи целулозата се излачува не варена. Говедата, од друга страна, вари околу половина од целулозата содржана во слама, така што физиолошката калориска вредност на целулозата за говедата е приближно 8,5 kJ/g. Меѓутоа, со сите живи суштества, енергетските трошоци што телото треба да ги придвижи за да користи храна мора да се одземат од физиолошката калориска вредност. За жал, не можев да најдам бројки за тоа
Не плашете се од сопствените празнини во знаењето . Според моето искуство, студентите се импресионирани од интердисциплинарното знаење на наставникот. Круната не ми пука кога студентите прашуваат нешто и морам да им кажам дека не знам. Во соодветни случаи, му препорачувам на студентот што го поставил прашањето да се информира и да му ги понуди резултатите од истражувањето како презентација. Покрај тоа, многу прашања се уште се отворени и контроверзни, особено во оваа област на квантитативна физиологија
Ако има доволно време за настава, на пример, физиката како главен во гранката СЗ, следниве размислувања може да се решат и со студентите, ако ги водите малку. Тие се главно фасцинирани од она што може да се пресмета со малку училишна физика и неколку едноставни размислувања за пропорционалностите. Првично, тие се достапни само за наставникот:
Топлинско зрачење: Ако температурата на телото се зголеми од 37 ° C (310 K) на 40 ° C (313 K), овие 3 K се приближно 1% од моменталната телесна температура. Бидејќи моќноста на зрачење на црно тело се зголемува пропорционално на четвртата моќност на неговата температура, тоа значи 4% поголема моќност на зрачење и затоа е занемарлива (1+ г) 4 = 1 + 4 д + 6 д 2 + 4 д 3 + г 4 ≈ 1 + 4 г.
Ладење на воздухот: Количината на топлина што се дава преку ладење на воздухот е пропорционална на температурната разлика помеѓу телото и неговата околина. На амбиентална температура од 20 ° C и „нормална телесна температура од 37 ° C, зголемување на 40 ° C значи зголемување на температурната разлика од 17 K на 20 K, што е да се каже за околу 15%.
Заедно: Дури и ако не знаете кој од двата ефекти е нормално поголем, максималната количина на дополнителна топлина што се дава со ладењето на воздухот останува под 15%, барем ако нереално го занемарите фактот дека на планините, за разлика од дневната соба, има и ветер.
Резултат: Добро е познато дека моќта на лицето кога седи тивко е приближно 70 вати, што на крајот го остава повторно во форма на топлина преку неговата површина. Пресметаните дополнителни 15% сочинуваат околу 10 вати. Бидејќи може да се искачите околу 300 метри на час, искачувањето до 1000 метри повисок врв трае околу 12 000 секунди. Дополнителните загуби на топлина како резултат на ладење на воздухот без ветер изнесуваат максимум
10 Ш Ч 12,000 s = 120,000 J = 120 kJ
Ова е всушност само мал дел од 4000 kJ што треба да се отстранат