最近看了一些文章在讨论跑步5公里和步行5公里消耗的热量是不是差不多,虽然大家知道都觉得跑步理所当然更累,理应更消耗热量,然而那篇文章竟然告诉大家消耗差不多这很科学,甚至跑步消耗更少,也有手表APP 的数据支持。
难道这又是一个和我们直觉相反的冷知识。思考了一番,然而结论不应该如此,跑步理所当然的消耗更多的热量。
1. 为什么有人认为热量消耗差不多
2. 跑步更消耗热量的原因一
3. 跑步更消耗热量的原因二
4. 跑步更消耗热量的原因其他
5. 总结
下面就是从试图从物理入手来给大家一个更清晰科学的讨论。
1. 为什么有人认为相同的距离跑步和步行消耗的热量差不多。
一般都会用物理知识中的功来支持这个观点,因为距离一样,地面摩擦阻力也一样,匀速运动时,功的计算就很简单了: W=F x S。 F 和 S 都一样(当然跑步速度快,F的风阻会大些,最后再说),那么消耗的功W 自然也是接近的。而且有手表APP的数据支持。例如前面文章给的数据
这个论点确实很有迷惑力,背靠物理学的坚实基础,横有智能手表的计量支持。虽然和直觉相反,但已经被一些冷知识打得心有余悸的人,现在什么观点都敢接受。
但事实果真如此吗?
答案当然是 No,运用物理是没有错,但大家考物理,也不是随便写两个公式,就都100分。
2. 跑步更消耗热量的原因一
一开始也曾迷惑,虽然觉得跑步更累,但功的计算确实如此啊,为什么会和直接如此违背。仔细又思考了一下,发现其实忽略了很重要的但是隐秘的细节,?从整个过程平均来看,功的计算确实如此,但要注意,这是平均。跑步的一个重要特征是有两个脚都要腾空的过程,腾空意味着什么?意味着你的重心有升有降,再每一次步幅中,都包含了一个抛物线的上升和下降过程。
在跑步过程中,人的重心其实不光是水平的前进的,而且是上下跳动着前进的,如下图
大家如果跑步应该会感觉到眼前的景物会上下跳动的,戴眼镜的眼镜还容易晃松乃至掉落。
重心下落的过程,人不用费力,就不算了,但上升的过程都是消耗着人体的能量来实现的。如果我们把每次的上升过程提取出来,
可以看出来,我们跑步时除了有水平位移,其实还有重心的上升过程,虽然每个步辐里距离都很小,但是跑完5公里,累计起来的高度上升还是可观的。
这是定性分析,定量也可以算具体的数字!
以我的APP 手表数据为例:
按抛物线的来计算,我们知道了每次步幅112厘米,每次步幅的时间就是(112cm/跑步速度),这样就可以计算出每次步数中,重心高度变化大概10cm.(具体计算就不列在这里了,初中物理的基本计算题)。
总共步数4651 步,相乘后,累计高度就是 10cm * 4651,大概有465米哦…看到了吧,一次5公里的跑步其实相当于水平步行5公里 加上 一个登高四百多米的运动结合。
当然细心的朋友肯定会发现步行其实重心也不是一直水平不变的,随着两腿的交替,重心也有微小的跳到,但步行始终有脚未离开地面,步幅小,重心起伏细微。一个简单的事实,耄耋的老人,可以颤巍巍的步行好多步,但让他跑步,怕是一步也跳不起来,由此也可见跑步和步行需要的能量完全不是一个等级的。
3. 跑步更消耗热量的原因二
除此之外,跑过步的都有体会,跑完5公里一身大汗,而步行5公里一身微汗。人的汗是用来散热的,更多的汗意味着更多的热量散发出去了,这些热量都是跑步的人产生的,都是能量转换而来。只是这个热量怎么去定量计算,这个暂时弄不出来。有朋友能算这个吗?
有些人可能会说步行5公里时间更长,虽然散热速度慢,但时间长了,积累的热量更多。在相同的行程中,汗水的多少是衡量总热量的标准,你认为呢?
4. 跑步更消耗热量的原因其他
前面也提到了,跑步速度更快,风阻是和速度平方成正比,跑步的速度应该有步行的2~3倍吧,风阻也就是4~9倍…当然意味着跑步需要输出更多的功。
5. 总结
同样一段路程的情况下
跑步=步行+ 登高 + 汗水带走的热量+克服风阻做的功
其中登高消耗的能量应该是大头。5公里就大概有400米的上升。
另外一个也可看出一个简单的跑步省力的技巧,放小步幅,增加步频。这样就减少了腾空的高度,消耗的能量也会小很多。
最后我们手表APP关于跑步和步行的能量计算模型真的正确吗?
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