당신은 "계단 달리기"를 힘의면에서 전통적인 달리기와 어떻게 동일시합니까?

나는 다음과 같이 변환 할 수 있기를 원한다. 힘 한 번의 운동을해야하는데, 특히 네 번의 계단을 달리기 위해서는 거리의면에서 엑스 제 시간에 와이 .

온라인으로 여러 작업 및 전력 계산기를 찾았지만 그 중 계단 실행은 포함되어 있지 않습니다.

변수는 다음과 같습니다.

• 질량 : 205 파운드 (93kg)
• 신장 (4 편) : 12.2 m (40 피트)
• 강하 / 상승 각도 : 30 °
  • 높이와 각도를 기준으로 볼 때 이것은 각 방향 (빗변)으로 이동 한 총 거리의 80 피트와 같으며 순전히 수평 거리의 69.28 피트는 각 방향으로 이동합니다.
• 시각 : 30 초

대략 이것을 다음과 같은 형식으로 어떻게 번역 하시겠습니까?

나는 달렸다. 엑스 거리 와이 초.

나는 일반적인 해결책이나 특별한 해결책을 고맙게 생각한다.

이 문제에 답하기 위해 실제 기구학이 다소 정교하기 때문에 몇 가지 단순화 및 가정을해야합니다.

중력 가속도에 대해 특정 높이만큼 질량을 이동시키는 데 필요한 에너지의 양인 잠재 에너지를 계산합니다.

E 전위 (줄 단위) = 질량 (kg) * 중력 가속도 (m / s2) * 높이 (m)

93 * 9.8 * 12.2 = 11,119.08 Joule. 이것은 1kcal = 4186 Joule로 많이 보이지만, 2.6 kcal의 비용이들 것입니다.

전력 (와트) = 에너지 (줄) / 시간 (초)

따라서 12,000 J / 30 초 = 370 와트

고려해야 할 다른 사항은 다음과 같습니다.

• 방정식은 12.2 미터의 질량을 높이기 위해 필요한 에너지와 힘을 계산하므로 분명히 몸을 움직여야합니다. 몸의 효율성이 20-30 % 사이 일 때 실제로 필요한 에너지 양의 5 배를 연소시켜야합니다.
• 너를 달릴 때 너는 너의 다리를 앞으로 흔들어서 그들을 능숙하게 휘두르기 위하여 위로 들었다. 위층에서 달리면 다리의 관절 주위에 필요한 힘이 커질 것입니다. 왜냐하면 당신은 중력에 대항하여 스윙을하고 평상시보다 더 높이 들어 올리기 때문입니다. 이 힘은 방정식에서 무시되지만, 더 빨리 달릴수록 필요한 힘이 커집니다.
• 팔을 휘두르는 것이 몸을 빠르게하는 데 도움이되지만 분명 비용이 많이 든다. 다리를 휘두르는 것처럼 팔을 흔들면 추가 에너지가 필요하며 이는 무시됩니다.

내가 계단을 얼마나 빨리 뛰고 있느냐가 중요하지 않니? 당신의 몸을 높이기위한 에너지가 일정하게 유지되면 주어진 에너지의 양을 최소한 사용해야합니다. 이를 위해 우리는 운동 에너지를 계산할 것입니다 :

E- 운동 속도 (Joule) = 0.5 * 질량 (kg) * 속도 (m / s) * 속도 (m / s)

우리가 필요한 에너지를 알면 초당 미터로 속도를 추정 할 수 있습니다. 우리는 총 에너지 양 (11,119)을 취해 그것을 30 초로 나눔으로써 잠재 에너지 양 / 초 = 370J를 얻습니다. 그런 다음 우리는 초당 에너지의 제곱근을 0.5 * 질량으로 나눈 값을 구합니다. 초당 2.82 미터 . 이것은 ~ 10 km / h와 같아 꽤 빠른 속도입니다.

물론 계단을 빨리 달릴 수도 있지만, 이것은 얼마나 많은 에너지가 올라갈 필요가 있는지에 기초한 계산 일뿐입니다. 또한 주어진 거리에 대해 수평 이동이 에너지를 소비한다는 점을 고려해야합니다. 하지만 제가 말씀 드렸듯이, 저는 단순화를 많이하고 필요한 속도와 전력만을 계산했습니다.

비록 당신이 볼 수 있듯이, 계단 비행은 약 370 와트에 달하며 매우 훌륭한 운동입니다. 그러나 분명히 이것은 30 초 동안 만 유지되며 오랜 시간 동안 계속 유지할 수 있을지는 의문입니다.

짧은 대답 : 당신은하지 않습니다.

긴 답변 :

물리학 공식을 사용하여 각 단계에서 수행 된 작업량을 계산하고이를 실행시 완료된 작업량과 비교할 수 있습니다. 이것은 달성하고자하는 것에 대해 부정확 할 것입니다.

문제 : 달리기 계단은 달리기와 비교할 때 강렬하게 높습니다. 이것은 당신이 지구력이 아닌 권력을 훈련한다는 것을 의미합니다. (수직 점프 대 거리 런). 달리는 계단은 장거리 달리기 (100m)를 돕고 장거리 달리기 (5k)를 돕습니다.

해결책 : 거리를 계산하려면 평평한 지역을 찾으십시오.