Berechnung des Arbeitsaufwands beim Training im Fitnessstudio

Ich versuche herauszufinden, wie ich den Arbeitsaufwand für zwei Personen unterschiedlicher Größe (160-Pfund-Mann, das bin ich und 200-Pfund-Mann) in Bezug auf unterschiedliche Übungen berechnen kann, die wir im Fitnessstudio machen.

All dies, um zu sehen, welche Person tatsächlich mehr Arbeit pro Pfund leistet. Ich habe Ideen, weiß aber nicht, wo ich anfangen soll.

Wenn er und ich zum Beispiel ein Clean-and-Press-Training mit 50 % des Körpergewichts machen und beide die gleiche Anzahl an Wiederholungen in einer Minute schaffen, haben wir dann beide die gleiche Arbeit geleistet?

Wenn wir beide Boxsprünge machen und ich 25 davon in 20 Zoll Höhe mache und er 20 davon in 20 Zoll Höhe, die gleiche Zeit, machen wir dann die gleiche Arbeit?

Drittens Klimmzüge. Wenn ich 20 Klimmzüge (160 Pfund Mann) mache und er 16 (200 Pfund Mann), ist das die gleiche Menge an Arbeit, vorausgesetzt, sie werden zur gleichen Zeit ausgeführt?

Zu guter Letzt Laufen. Wie um alles in der Welt können wir feststellen, wer mehr Arbeit leistet, wenn wir die Laufzeiten von einer Meile berechnen? Ich wäre für jede Hilfe dankbar, da ich das nicht in der Schule gelernt habe. Es ist sehr faszinierend für uns, die Wissenschaft darüber zu erfahren, damit wir feststellen können, wer bei jeder Übung tatsächlich mehr Arbeit leistet.

Suchen Sie die physikalische oder die biologische Antwort? Die Physik hat sehr klare Antworten, aber die Biologie, wie der menschliche Körper Dinge anhebt, ist sehr kompliziert. Aus diesem Grund haben wir so viele verschiedene Trainingsarten.
Ehrlich gesagt bin ich mir nicht sicher, wo ich anfangen soll, da ich nicht weiß, wie komplex es werden könnte. Ich bin Physikdumm. Ist es eher eine Frage der Effizienz, die ich stellen sollte? Es muss eine Möglichkeit geben, für alle Trainingsarten (Kraft, Ausdauer usw.) zu berechnen, wer auf einer lb-pro-lb-Basis „fitter“ ist als ein anderer. Ich möchte nicht zu stark vereinfachen und sagen: „Ja, er macht mehr Kreuzheben, also ist er die fittere Person, oder „Ich kann höher springen, also bin ich die fittere Person.“ Wie vergleichen wir uns über alle Grenzen hinweg?
Andere haben dies angesprochen, aber Sie fragen nach einer einfachen Antwort auf eine wahnsinnig komplexe Frage. Nehmen Sie zum Beispiel Klimmzüge. Die Antwort der naiven Physik wäre, Ihr Gewicht mit der vertikalen Entfernung zu multiplizieren, die Sie zurücklegen, um die Arbeit zu berechnen. Ihre Technik und die Struktur Ihrer Arme, Schultern und Ihres Rückens bestimmen jedoch den mechanischen Vorteil der Bewegung, Ihr Fitnessniveau bestimmt, wie effizient Kalorien in nützliche Arbeit umgewandelt werden usw.

Antworten (3)

"Arbeit" in der Physik und "Anstrengung" sind sehr unterschiedliche Dinge. Arbeit ist ein sehr nützlicher Begriff in der Grundlagenphysik, aber überhaupt kein nützlicher Begriff in der menschlichen Bewegung! Die schwerere Person in all Ihren Beispielen wird mehr mechanische Arbeit leisten, selbst wenn sie beide die gleiche Menge an mentaler Anstrengung investieren. Wenn sie beide ein 50-Pfund-Gewicht heben würden, würden sie die gleiche Menge an mechanischer Arbeit an dem Gewicht leisten, aber Je nach Biomechanik würde die schwerere Person wahrscheinlich immer noch mehr Kalorien verbrennen! Es ist kompliziert und wird durch einfache Mechanikkonzepte nicht gut beschrieben.

Dein Laufbeispiel ist gut. Die grundlegende Physik sagt uns, dass es möglich ist, eine Meile zurückzulegen, solange sich die Höhe nicht ändert, während man 0 (oder fast 0) Arbeit verrichtet. Dennoch verbrennt der menschliche Körper ~100 Nahrungskalorien (=100 Kilokalorien) beim Laufen einer Meile! Wir sind durch die Technik unseres Körpers begrenzt, nicht durch die Physik, also gelten die physikalischen Gesetze nicht wirklich.

Ein weiteres Beispiel, das die Absurdität einiger Dinge hervorhebt: Angenommen, Sie heben zehn 700-Pfund-Gewichte und stellen sie jeweils zwei Meter hoch in die Regale. Völlig übermenschlich, aber wie viel Arbeit hast du geleistet? Die grundlegende Physik sagt Ihnen, dass die verbrauchte Energie 10 * (700 Pfund) * (9,81 Meter/Sekunde^2) * (6 Fuß) beträgt. Wenn Sie dies an wolframalpha anschließen , sehen wir, dass Sie etwa 14 Nahrungskalorien an Energie (14 Kilokalorien) verbraucht haben. Das ist ungefähr die Energie in einem Kartoffelchip.

Dies sind nur die Grenzen, die die fundamentale Physik auferlegt. Es sagt Ihnen, dass jede Hebemaschine mindestens 14 kcal Energie aufwenden muss, um diese Gewichte zu heben. Es sagt Ihnen, dass Sie so wenig Energie aufwenden können, wie Sie möchten, um eine Meile zu reisen. Wie man diese Dinge tatsächlich erreicht, ist eine Frage der Ingenieurskunst!

Ist es also eher die Frage, wer weniger Energie für besagtes Training aufwendet? Es scheint mir, als ob in Ihrem Beispiel die gleiche Energie benötigt wird, um alle Gewichte und Trainingseinheiten zu heben. Wie in aller Welt könnte man also berechnen, wer effizienter (sozusagen fitter) ist als ein anderer?
@BRM Ich weiß nicht, was du meinst "ist es eher eine Frage von [...]". Fitness könnte mit Kraft oder Flexibilität oder Gewicht oder Gesundheit oder BMI oder vielleicht Effizienz zu tun haben, wenn Sie das wirklich als Maß verwenden möchten. Das sind alles völlig verschiedene Dinge. Ich glaube nicht, dass es eine einfache physikalische Antwort auf das gibt, worauf Sie hinauswollen.
Wenn wir Flexibilität, Gesundheit, BMI außer Acht lassen, wie würden Sie dann solche Dinge wie Kraft oder Effizienz messen? Versuchen Sie, einen Ausgangspunkt für den Vergleich zu finden. Ich habe nicht das Gefühl, dass es so schwierig sein sollte, da wir so viele Bekannte haben (Gewicht der Person, verwendete Gewichte, verwendete Entfernungen, Zeiten usw.). Fast alles, was wir tun, sind vertikale Bewegungen. Ich glaube ich bin einfach total verwirrt...
Bei einer schnellen Google-Suche wird die menschliche Effizienz aus der Arbeitsleistung (buchstäblich Kraft mal Entfernung beim Drücken eines Pedals) und dem verbrauchten Sauerstoff berechnet und beträgt etwa 20% Effizienz (genauso wie der Motor Ihres Autos 20% Effizienz hat). Ich weiß nicht, wie Sie "Kraft" definieren, aber wenn es sich um eine ausgeübte Kraft handelt, könnte sie einfach mit einer Federwaage gemessen werden! Im Allgemeinen, ja, alles, was mit dem menschlichen Körper zu tun hat, wird sehr verwirrend und kompliziert sein.
@BRM Die Dinge, die NICHT kompliziert sind, sind diejenigen, die prozedural und mathematisch gut definiert sind! Arbeit, Leistung, Effizienz und Kraft sind für Physiker alle prozedural/mathematisch gut definiert, aber die Physikerdefinition entspricht nicht immer der einfachen englischen Bedeutung der Wörter. Das Wichtigste für Sie im Moment könnte sein, die eigentliche Frage herauszufinden, die Sie zu stellen versuchen!

Sie können einen groben Vergleich darüber anstellen, wer bei einer bestimmten Übung mehr Arbeit (wie von der Physik definiert) leistet, indem Sie die Formel verwenden: Erledigte Arbeit = Gewicht gehoben x Distanz. Dies sagt Ihnen nicht, wer während des Trainings mehr Kalorien verbrennt, was davon abhängt, wie effizient Sie Energie nutzen. Dazu müssen Sie messen, wie viel Sauerstoff verbraucht wird.

Wenn die Übung davon abhängt, verschiedene Gewichte über die gleiche Höhe zu heben, dann leistet die Person, die das größere Gewicht hebt, mehr mechanische Arbeit. Dies gilt eindeutig für Clean und Press und Klimmzüge. Die Person, die mehr Wiederholungen macht, leistet proportional mehr Arbeit.

Dies gilt auch für Lauf- und Boxensprünge, bei denen Sie Ihren Körper leicht heben und senken. Wenn Sie ungefähr gleich groß sind, heben Sie Ihren Körper bei jedem Schritt oder Sprung um die gleiche Strecke an. Wenn Sie die gleiche Distanz laufen, machen Sie wahrscheinlich die gleiche Anzahl von Schritten, also machen Sie die gleiche Anzahl von Wiederholungen. Auch hier leistet die schwerere Person mehr Arbeit.

Die Dauer der Übungen hat keinen Einfluss auf die geleistete Arbeit. Wenn Sie die gleiche Arbeit in kürzerer Zeit erledigen (oder mehr Arbeit in der gleichen Zeit), sind Sie leistungsfähiger. Das ist ein anderer Vergleich und gibt Ihnen möglicherweise nicht die gleiche Antwort. Beispielsweise kann Ihr Freund dreimal in einer Minute 200 Pfund heben, während Sie siebenmal pro Minute 100 Pfund heben. Dein Freund arbeitet bei jedem Lift mehr, aber du schaffst mehr Arbeit in der gleichen Zeit, also bist du leistungsfähiger. Dies ist jedoch möglicherweise kein fairer Vergleich: Ihr Freund kann achtmal pro Minute 100 Pfund heben.

Zu entscheiden, wer fitter ist, ist nicht dasselbe wie zu entscheiden, wer mehr mechanische Arbeit verrichtet oder sogar wer es schneller erledigt. Der Vergleich zwischen verschiedenen Übungen ist nicht einfach.

Dabei ist es so einfach wie gesagt W = F D Bei einem mechanischen Problem ist es mit dem menschlichen Körper nicht so einfach. Gegenbeispiel: Etwas Schweres aufheben und dort halten. D = 0 , aber Sie werden spüren, dass Sie sicherlich weiterhin arbeiten.
Sammy, wie würden wir den Prozess der Bewertung jeder dieser Bewegungen beginnen? Ihre muss eine berechenbare Formel sein ... scheint, als wären sie in meiner College-Zeit wirklich groß in Bezug auf VO2max usw. gewesen, was auf einigen Ebenen großartig, auf anderen jedoch schlecht ist. Wenn eine zeitliche Begrenzung für eine festgelegte Übung und festgelegte proportionale Gewichte gegeben sind, ist das ein fairer Vergleich dieser Art von Bewegungen? Was bedeutet "mehr Leistung verbrauchen"? Ist „Kraft“ die Metrik, die wir verwenden müssen, wenn wir diese Bewegungen betrachten und diese dann durch das Körpergewicht dividieren? Ich brauche nur einen Ausgangspunkt, der fair wäre ... ty
Sie sagten, Sie wollen bei jeder Übung feststellen, wer tatsächlich mehr Arbeit leistet. Ich habe einen einfachen Weg vorgeschlagen, dies zu tun. Der Versuch, die genaue Menge an körperlicher Arbeit zu berechnen, die in jeder Übung geleistet wird, und eine Übung mit einer anderen zu vergleichen, ist weitaus schwieriger, etwas, was ein „Neuling“ nicht bewältigen könnte. Versuchen Sie auch, die geleistete Arbeit nach physikalischen Gesichtspunkten zu vergleichen oder die verbrauchten Kalorien zu vergleichen? Oder versuchen Sie herauszufinden, wer Energie effizienter nutzt?
Macht sagt Ihnen, wer die Arbeit schneller erledigt. Wenn Sie die gleichen Gewichte über die gleiche Höhe heben, leisten Sie die gleiche Arbeit, aber wenn Sie es schneller können als Ihr Freund, dann sind Sie stärker. Das ist ein anderer Vergleich. ... Die Schwierigkeit besteht darin, dass Sie sich nicht klar darüber sind, was genau Sie vergleichen möchten. Der Vergleich über alle Grenzen hinweg fügt eine weitere Schwierigkeitsstufe hinzu, da jeder von Ihnen in verschiedenen Übungen möglicherweise mehr Arbeit leistet oder effizienter oder leistungsfähiger ist. Der Gesamtsieger hängt dann davon ab, welche Übungen verglichen werden und welches „Gewicht“ jeder gegeben wird.

Wenn Sie nach der einfachen physikalischen Antwort suchen, und um es einfach zu halten, lassen Sie uns die Formel für die Arbeit verwenden. Arbeit = Kraft x Weg. Kraft = Masse x Beschleunigung (die wir als Beschleunigung der Schwerkraft verwenden, die wir überwinden. Also für jede Übung (und ich muss in metrisch umwandeln):

Erste Annahmen (nicht allzu praktisch, aber kein Kaninchenbau)

  1. Jede Wiederholung nimmt das Gewicht oder den Körper 1 Meter weit weg. Ein Klimmzug von unten nach oben wird also einen Meter zurückgelegt. Außerdem wirst du auf eine ein Meter lange Kiste springen. Sie sind gleich groß und Ihre Schläge bewegen das Gewicht um einen Meter
  2. Die erste Wiederholung und die letzte Wiederholung werden mit der gleichen Geschwindigkeit ausgeführt. Jede Wiederholung dauert eine Sekunde. Für die Kraft verwenden wir also einfach Masse x Beschleunigung (Null bis 1 G = 1). Sie wiegen also wieder 70 kg x 1 = 70 Newton.

OK Reinigt

Sie: 50 % x 70 Newton = 35 N x 1 Meter x 10 Wiederholungen = 350 Joule Ihn 50 % x 90 Newton = 45 N x 1 Meter x 10 Wiederholungen = 450 Joule (ggf. durch kg Körpergewicht dividieren)

Boxsprünge

Sie: 70 N x 1 Meter x 25 Wiederholungen = 1750 Joule Er: 90 N x 1 Meter x 20 Wiederholungen = 1800 Joule

Klimmzüge

Sie: 70 N x 1 Meter x 20 Wiederholungen = 1400 Joule Er: 90 N x 1 Meter x 16 Wiederholungen = 1440 Joule

Er leistet also immer mehr Arbeit, aber Sie mehr Arbeit pro kg Körpergewicht.

Berechnung des Arbeitsaufwands beim Training im Fitnessstudio
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v