На тему «Оценка энергозатрат мышечной деятельности человека»
Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании
кафедры ВТ-6 от 30 августа 2017 г., протокол №1
Москва, 2017 г.
МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
З А Д А Н И Е
для практического занятия по дисциплине «Экология» на тему:
«Оценка энергозатрат мышечной деятельности человека»
Цель практических занятий; ознакомить студента с особенностями оценки энергозатрат деятельности человека и баланса энергии в организме человека.
Исходные материалы; варианты практических занятий /см. табл. вариантов/ и методические указания по проведению практического занятия /см. Методические указания «Оценка энергозатрат мышечной деятельности человека»/.
Порядок выполнения;
- выбрать вариант по таблице вариантов;
- ознакомиться с методикой;
- оценить энергозатраты человека и общие энергозатраты на мышечную деятельность /на примере пешей прогулки/;
- сравнить полученные энергозатраты с энергозатратами в состоянии покоя;
- определить долю энергии, поступающую с белками, жирами и углеводами;
- определить сочетание источников энергии, потребляемых для поддержания баланса в организме человека;
- оформить выполненное задание в виде отчета /формат А4/.
Титульный лист выполнения задания
МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Расчетно-пояснительная записка
«Оценка энергозатрат мышечной деятельности человека»
Ф.И.О. студента Иванов С.А.
Группа (например: БББО-01-15 (КБ-1))
Шифр студента 15Б0190 Ф.И.О. преподавателя
Вариант 20 Подпись преподавателя ____________ Подпись студента ____________
Дата__________
Москва, 2017 г.
ОЦЕНКА ЭНЕРГОЗАТРАТ
МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Основные положения
Оценка энергозатрат физической деятельности человека непосредственно связана с вопросами экологии питания, которая используется при анализе экосистем как систем, в которых происходит обмен веществами и энергией.
Поддержание общего баланса энергии у взрослого человека, исключающее резкие колебания веса тела,связано с регуляцией, осуществляемой нервной системой. В организме человека постоянно происходит обмен веществ,для поддержания которого используется энергия, получаемая из пищи.Различают следующие виды обмена:
1.Основной обмен, к которому относят энергию, расходуемую организмом во время сна,в покое или сидячем положении,во время беременности а также в процессе роста.
В среднем можно принять, что организм взрослого человека в состоянии сна или “покоя” расходует примерно 300 кДж/ч,расход энергии при беременности и кормлении грудью составляет 400 кДж/ч, ребенок,в зависимости от возраста расходует в состоянии покоя 150 - 250 кДж/ч;
2.Мышечная деятельность,при которой эквивалент работы в Дж зависит от характера работы. Затраты энергии могут изменяться в достаточно широких пределах: от 450 кДж/ч, затрачиваемой при деятельности,не требующей больших физических усилий, до 1600 - 2000 кДж/ч, расходуемых при тяжелой работе.Работа,сопровождаемая такой большой затратой энергии, может выполняться лишь в течение нескольких часов в день.
Кроме вышеизложенного,энергия,получаемая из пищи, необходима для сохранения постоянной температуры тела: на холоде человек расходует избыточную энергию примерно на 30 % выше обычной.
Общее количество потребляемой человеком энергии при сохранении баланса зависит от ряда факторов,в частности от возраста, пола,размеров тела и др. Для сохранения баланса энергии в организм человека с пищевыми веществами должно поступать столько энергии,сколько ее было израсходовано.
Методика расчета
В данном практическом занятии оценка энергозатрат мышечной деятельности человека осуществляется на примере пешей прогулки со скоростью 3 км/ч. Энергетическую стоимость “пешей “ прогулки независимо от пола и возраста за час можно определить по формуле:
Q = 60 * (0.197W + 4,284), (1)
где Q - энергозатраты на мышечную деятельность, кДж/ч;
W - вес тела человека,кг.
Для определения общего количества затраченной энергии необходимо знать время,в течение которого совершалась работа.
Для пешей прогулки это время можно определить по формуле:
t = S / V, (2)
где t -время,затраченное на мышечную деятельность, ч;
S - пройденный путь,км;
V - скорость (3км/ч).
Общие энергозатраты определяются по формуле:
Q общ= Q *t, (3)
где Q общ - общие энергозатраты, кДж;
Q -энергозатраты на мышечную деятельность, кДж/ч; t -время,затраченное на мышечную деятельность,ч.
Основными пищевыми веществами являются жиры, белки и углеводы. Жиры,белки и углеводы помимо той роли, которую они играют в качестве источников энергии, выполняют также особые функции в процессах обмена веществ.
Входящие в состав белков аминокислоты необходимы для роста тканей и их восстановления,а также для синтеза многих белков.
Жиры необходимы не только как форма хранения энергии в организме,но и для теплоизоляции тела.
Углеводы участвуют во всех процессах превращения энергии.
Всем этим требованиям удовлетворяют самые различные соотношения углеводов,жиров и белков.Различные вещества, участвующие в процессах обмена взаимозаменяемы: источниками углеводов могут служить и белки и жиры. Если пища богата углеводами и бедна жирами, организм способен пополнять запасы жиров за счет углеводов и тем самым компенсировать недостаток жиров в пище. Правда, некоторый минимум жиров все же необходим при любых условиях. Биологическая ценность продуктов,содержащих белки животного происхождения, выше, чем продуктов,в состав которых входят только растительные белки. Определенный минимум белков следует считать необходимым.
Долю энергии, поступающую в организм с белками, для компенсации энергозатрат на мышечную деятельность можно определить по формуле:
Qэ1 = Q общ* Э1*0.01, (4)
где Qэ1 -доля энергии, поступающая в организм человека с белками, кДж;
Э1 -доля энергии белков в общих энергозатратах,%.
Долю энергии,поступающую в организм человека с жирами, можно определить по формуле:
Qэ2 = Qобщ * Э2 * 0.01, (5)
где Qэ2 -доля энергии, поступающая в организм человека с жирами, кДж;
Э2 - доля энергии жиров в общих энергозатратах,%.
Долю энергии, поступающую в организм человека с углеводами,
можно определить по формуле:
Qэ3 = Qобщ*(100 - Э1 - Э2)*0.01, (6)
Известно, что энергетическая ценность пищевых веществ в пересчете на один грамм составляет:
· белки...... 17кДж/г;
· жиры...... 38кДж/г;
· углеводы...... 17кДж/г.
Таким образом, сочетание источников энергии в виде пищевых веществ,потребляемых для поддержания баланса в организме человека можно определить по следующим формулам:
1.Количество белков, г:
Кб = Qэ1/ 17;
2.Количество жиров, г:
Кж= Qэ2/38; (7)
3.Количество углеводов, г;
Ку = Qэ3 /17.
Следует иметь в виду, что количество пищевых веществ, необходимых для восстановления баланса, будет меньше необходимого количества пищи, количество и состав которой можно определить только зная содержание пищевых веществ в соответствующем продукте с учетом усваиваемости пищевого вещества.
Эффективность использования источников энергии и способность популяции сохранять энергетический баланс в системе определяется производительной долей расходуемой энергии и потоком энергии.
Порядок выполнения
3.1.Выбрать вариант по таблице вариантов.
Ознакомиться с методикой.
3.3.Оценить энергозатраты человека и общие энергозатраты на мышечную деятельность /на примере пешей прогулки /.
3.4.Сравнить полученные энергозатраты с энергозатратами взрослого человека в состоянии покоя.
3.5.Определить долю энергии,поступающую с белками, жирами и углеводами.
3.6.Определить сочетание источников энергии, потребляемых для поддержания баланса в организме человека.
3.7.Оформить выполненное задание в виде отчета /формат А4/ и представить преподавателю
.