Энергетическая характеристика физических упражнений
Энергетическая стоимость служит важнейшей характеристикой упражнения. Для определения энергетической стоимости физического упражнения, используют два показателя: энергетическую .мощность и валовый (общий) энергетический расход.
Энергетическая мощность - это количество энергии, расходуемое в среднем за единицу времени при выполнении данного упражнения. Она измеряется обычно в физических единицах: ваттах, ккал/мин, килоджоулях в минуту, а также в "физиологических":
скорости потребления О2 (мл О2/мин) или в МЕТ,ах (метаболический эквивалент, т. е. количество О2) потребляемого в 1 мин- на 1 кг веса тела в условиях полного покоя лежа. 1 МЕТ равен 3,5 мл О2/кг мин).
Валовый (общий) энергетический расход - это количество энергии, расходуемой во время выполнения всего упражнения в целом. Валовый энергетический расход (общая энергетическая стоимость упражнения) может быть определен как произведение средней энергетической мощности на время выполнения упражнения.
При беге валовый энергетический расход на преодоление одинаковой дистанции в определенных пределах не зависит от скорости передвижения. Дело в том, что при увеличении скорости (энергетической мощности) время преодоления данной дистанции уменьшается, а при снижении скорости, наоборот, увеличивается, так что произведение энергетической мощности на время, т. е. общий энергетический расход, остается неизменным. Общая энергетическая стоимость преодоления одной и той же дистанции выше при беге, чем при ходьбе (до скорости около 8 км/ч): на каждый километр дистанции при ходьбе расходуется в среднем 0,72 ккал/кг веса тела у женщин и 0,68 ккал/кг веса тела у мужчин, а при беге соответственно 1,08 и 0,98 ккал/кг веса тела.
По показателям энергетической мощности физические упражнения обычно подразделяют на легкие, умеренные (средние), тяжелые и очень тяжелые (табл. 1).
Таблица 1. Классификация физических упражнений по расходу энергии (ккал/мин) у мужчин и женщин разного возраста.
| Пол и возраст | Упражнения | |||
| легкие | умеренные (средние) | тяжелые | очень тяжелые | |
| Мужчины: | ||||
| 20-29 | 4,2 | 4,3-8,3 | 8,4-12,5 | > 12,5 |
| 30-39 | 3,9 | 4,0-7,8 | 7,9-11,7 | > 11,7 |
| 40-49 | 3,7 | 3,8-7,1 | 7,2-10,7 | >10,7 |
| 50-59 | 3,2 | 3,3-6,3 | 6,4- 9,5 | > 9,5 |
| 60-69 | 2,5 | 2,6-5,0 | 5,1- 7,5 | > 7,5 |
| Женщины: | ||||
| 20-29 | 3,2 | 3,3-5,1 | 5.2-7,0 | > 7,0 |
| 30-39 | 2,9 | 3,0-4,2 | 4,3- 6,5 | > 6,5 |
| 40-49 | 2,7 | 2,8-4.0 | 4,1- 6,0 | > 6,0 |
| 50-59 | 2,2 | 2,3-3,8 | 3,9- 5,5 | > 5,5 |
| 60-69 | 1,9 | 2,0-3,5 | 3,6- 5,0 | > 5,0 |
При оценке тяжести упражнения по энергетическим показателям необходимо учитывать еще целый ряд факторов: характер выполняемой работы (статический или динамический), объем активной мышечной массы (локальное, региональное или глобальное упражнение), размеры или вес тела, возраст, пол и степень тренированности (физической подготовленности) человека, выполняющего данное упражнение, внешние условия выполнения данного упражнения.
Так, если выполняется очень тяжелая локальная работа, которая может продолжаться лишь несколько десятков секунд, скорость энерготрат организма не превышает 1,2 ккал/мин (табл. 2). Такая же скорость расхода энергии характерна для региональной работы средней (умеренной) тяжести, которая может выполняться много десятков минут, и для глобальной, но очень легкой работы (крайне медленная ходьба .по ровной местности), которая длится много суток подряд. Очень тяжелая глобальная работа для женщин в возрасте 50-59 лет с расходом энергии более 5,5 ккал/мин, которая может продолжаться лишь десятки секунд, является умеренной для мужчин 20-29 лет и может выполняться ими в течение нескольких часов (см. табл. 1).
Таблица 2. Классификация тяжести локальных, региональных и глобальных упражнений по энерготратам (ккал/мин)
| Вид работы | Упражнения | ||
| легкие | умеренные (средние) | тяжелые | |
| Локальная кистью | 0,3-0,6 | 0,6-0,9 | 0,9- 1,2 |
| Региональная | |||
| одной рукой | 0,7-1,2 | 1,2-1,7 | 1,7-2,2 |
| двумя руками | 1,5-2,0 | 2,0-2,5 | 2,5-3,0 |
| Глобальная | 2,5-4,0 | 4,0-10,0 | 10,0-15,0 |
Особенно большие различия при энергетической оценке тяжести упражнений существуют между нетренированными людьми и высокотренированными спортсменами. Последние способны выполнять нагрузки с такими энергетическими затратами, которые недоступны нетренированным людям. У спортсменов в подавляющем числе видов спорта тяжесть физических упражнений по энергетическим (и другим) показателям превышает тяжелые или даже очень тяжелые нагрузки для нетренированных людей и является недоступной для последних (табл. 3).
Таблица 3. Энергетическая стоимость различных видов физкультурной и спортивной деятельности (по данным Е. М. Берковича, Н. В. Зимкина, Н. И. Волкова и др.)
| Вид деятельности | Энерг.стоимость.(ккал/мин) |
| Покой: лежа | 1,5 |
| сидя | 1,6 |
| стоя | 1,7 |
| Ходьба: | |
| 3 км/ч | |
| 5 км/ч | |
| 7 км/ч | |
| Бег: | |
| 8 км/ч* | |
| 18 км/ч (5,0м/с)** | |
| 23 км/ч (6,3 м/с)*** | |
| 26 км/ч (7,2 м/с) **** | |
| 32 км/ч (8,8-м/с)***** | |
| Плавание: | |
| кроль 0,9 м/с | |
| 1,3 м/с | |
| 1,8 м/с | |
| на спине 0,6 м/с | |
| 1,2 м/с | |
| 1,4 м/с | |
| 1,5 м/с | |
| брасс 0,8 м/с | |
| 1,1 м/с | |
| 1,2 м/с | |
| Ходьба на лыжах 13 км/ч | |
| Бег на коньках | |
| 4 м/с | |
| 8 м/с | |
| 10 м/с | |
| Езда на велосипеде | |
| 9 км/ч | |
| 15 км/ч | |
| 20 км/ч | |
| более 30 км/ч | |
| Гимнастика | |
| сгибание туловища | |
| обороты на перекладине, | |
| прыжки | |
| Танцы | 3-8 |
| Волейбол (развлек.) | |
| Теннис | |
| одиночный | |
| парный | |
| Борьба | |
| Спортивные игры | |
| (футбол, баскетбол, гандбол) | 10-15 |
* Соответствует скорости бега трусцой.
** Соответствует скорости марафонского бега с результатом 2 час. 20 мин.
*** Соответствует скорости бега на 10 000 м с результатом около 28 мин.
**** Соответствует скорости бега иа 1500 м с результатом около 3 мин 40 с.
***** Соответствует скорости бега на 400 м с результатом 45 с.
С физиологической точки зрения, тяжесть одного и того же физического упражнения сильно изменяется в зависимости от условий его выполнения (например, в горах или при повышенных температуре и влажности воздуха), хотя энергетическая стоимость его остается почти или полностью такой же, что и в обычных условиях.
Таким образом, оценка тяжести упражнения только по энергетическим критериям недостаточна. Поэтому многие классификации физических упражнений наряду с энергетическими характеристиками' (отнесенными к весу или поверхности тела) учитывают также ряд других физиологических показателей (табл. 4): скорость потребления О2, частоту сердечных сокращений (ЧСС), легочную вентиляцию (ЛВ), температур'у тела, дыхательный коэффициент-(ДК), содержание молочной-кислоты в крови и др.
Таблица 4. Классификация физической работы по энергетическим и физиологическим показателям (по данным у нетренированных мужчин)
| Тяжесть работы | Энергетическая мощность | Физиологические показатели | Вид деятельности (предельное время работы) | |||||||
| ккал/мин* | МЕТ** | VO2 МЛ/КГ*МИН | VO2***, л/мин | ЧСС, уд/мин | ЛВ, л/мин | ДК | Ректальная температура | Лактат крови, мг% | ||
| Покой | 1,2 | 3,5 | 0,25 | 8' | 0,83 | 37,0 | 10-20 | |||
| Легкая работа: | ||||||||||
| спокойная | 3,5 | 10,5 | 0,75 | 0,85 | 37,0 | 10-20 | Неопределенно долго | |||
| умеренная | 7,5 | 21,0 | 1,50 | 0,85 | 37,5 | Обычная трудовая деятельность (до 8 ч в день) | ||||
| Средняя работа: оптимальная | 10,0 | 28,0 | 2,00 | 0,90 | 38,0 | 20-30 | Интенсивная трудовая деятельность (8 ч в день неск недель - сезонные работы) | |||
| Тяжелая работа: напряженная | 12,5 | 35,0 | 2,50 | 0,95. | 38,5 | Занятия физкультурой (1 - 2 ч в день, 3 раза в неделю) | ||||
| Очень тяжелая работа: | ||||||||||
| максимальная | 15,0 | 42,0 | 3,00 | 1,00 | 39,0 | 50-60 | Интенсивная тренировка (до 1-2 ч в день) | |||
| истощающая | более 15,0 | более 12 | более 42,0 | более 3,0 | более 180 | более 120 | более 1,00 | более 39,0 | более 60 | Соревновательное упражнение (неск. мин) |
· 1 ккал/мин = 426,85 кгм/мин= 69,767 Ватт= 4,186 кДж/мин.
** 1 МЕТ = 3,5 мл, О2/кг*мин - 0,0175 ккал/кг = 0,0732 КДж/кг.
*** 1 л потребления О2 =-5,05 ккал = 21,237 кДж