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ricaricate pressochè all’istante dalle molecole di creatinfosfato presenti, pertanto l’energia viene prodotta per via anaerobica alattacida. Il 70-80% della fosfocreatina rimanente viene mobilizzata per ricaricare gli ATP nei secondi successivi (fino circa ai 20 secondi dall’inizio della prestazione). L’energia che può essere mobilizzata per via anaerobica può arrivare intorno agli 8000-9000 Joule in un minuto.

Prestazione anaerobica lattacida

Calcolo del Lavoro prodotto

Primo principio della termodinamica

Questo consumo rappresenta l'energia interna ΔU se consideriamo il corpo umano come sistema di riferimento.
Cercheremo ora di calcolare il Lavoro prodotto durante la prestazione e questo co consentirà di calcolare anche il calore dissipato.
studi sperimentali hanno dimostrato che una persona sana di massa 70 kg consuma a riposo 80-85 kilocalorie all’ora
Abbiamo calcolato che il consumo metabolico durante una prestazione di taolu è 70 KiloJoule.

Sarebbe un passaggio piuttosto semplice dal momento che W=ΔL/Δt: otterremmo che ΔL=W Δt.
Il fatto è che la potenza cambia continuamente durante la prestazione, pertanto andrebbe integrata lungo tutto il tempo di durata. ma il calcolo risulterebbe complicato perché cambiano anche i tempi durante i quali viene prodotto uno sforzo intenso o minore. Per capire quanto lavoro produce l’atleta durante la performance possiamo cercare di fare un calcolo dell’energia cinetica durante una forma quale la changquan 1° set.

Termodinamica: Lavoro prodotto e calore dissipato

Volendo approssimare, se la potenza fosse costante durante tutta la forma potremmo invertire la formula della potenza per trovare il Lavoro

Possiamo pertanto risalire al consumo al secondo per kg considerando attendibile un consumo medio di  82 kcal/h. L’energia interna necessaria per mantenere il metabolismo basale è 1,36 J / kg s. Siamo ora in grado di conoscere il rapporto tra consumo energetico sotto sforzo massimale e a riposo.

Durante i primi secondi della prestazione vengono scisse le molecole di Adenosifosfato presenti nel sangue

Consumo energetico al secondo per kg

 
 
 

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Consumo energetico di un atleta di 70 kg in 1'30"

Consumo durante l'attività intensa

Vale a dire che il fabbisogno energetico aumenta quasi 9 volte. Possiamo pertanto considerare che la potenza metabolica media di un atleta di wushu impegnato in una prestazione di alto profilo possa ragionevolmente essere indicata in un valore prossimo ai 12 W/kg (1J/1s=1W). 

Per un atleta di 65 kg, l’energia cinetica di una tecnica eseguita con gli arti superiori sapendo che il braccio rappresenta il 6,5% della massa corporea
Un atleta di 70 kg che pratica arti marziali o attività sportiva intensa quale lo step consuma 12 kcal/min

Proviamo ora a calcolare il Lavoro prodotto durante una forma di taolu quale il changquan 1° set.
E’ questa è l’energia metabolica (energia interna) necessaria per far funzionare il corpo dell’atleta durante la performance di alto profilo.

è 1/2mv^2 cioè 1/2x65kgx6,5%x9^2m/s = 171 J che moltiplicati per le 20 tecniche eseguite ci fornisce l’energia spesa per le tecniche eseguite con gli arti superiori, 3500 J  approssimativamente.
L’energia cinetica spesa nell’esecuzione di una tecnica eseguita con gli arti inferiori sapendo che una gamba rappresenta il 18,5% della massa corporea è , che moltiplicati per le 12 esecuzioni fornisce l’energia spesa per le tecniche eseguite con gli arti inferiori, 4000 J approssimativamente.

Energia cinetica di pugni e calci

Lavoro prodotto nel changquan 1°set

proviamo a fare una stima del Lavoro prodotto durante l'esecuzione del changquan 1° set

Proviamo a fare un calcolo approssimato: sperimentalmente possiamo valutare la velocità di un pugno tra gli 8 e i 10 m/s[1] , la velocità di un calcio è un po’ inferiore (possiamo stimarla tra i 6 e gli 8 m/s) e la velocità di spostamento sul campo di gara durante una forma tra 1,5 e i 4,5  m/s.  Si possono contare circa 20 tecniche veloci eseguite con gli arti superiori, 12 con gli arti inferiori, 4 accelerazioni o rincorse e 5 tecniche in salto.

 
 
 
 

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  ΔQ = ΔL+ ΔU = 14 KJ  + 76 KJ = 90 KJ

Calore disperso dall'atleta

Rendimento del corpo umano come macchina termodinamica

Energia per spostamenti e salti

Convertite in Joule sono 245 J/m per circa 15 metri di corsa durante le rincorse per i salti. Per le camminate stimiamo metà consumo. Il totale dà 3000 J approssimato per difetto.
Il lavoro speso per i salti è calcolato grazie all’energia potenziale raggiunta ad una determinata altezza U=mgh;; ipotizzando quasi un metro di elevazione per gli atleti di alto profilo otteniamo  per ognuno dei 5 salti, per un totale di circa 3000 J (approssimato per difetto). Il Lavoro complessivo sviluppato durante la forma è dunque approssimativamente 14 KJ.

Sapendo che la quantità di calore scambiata da un corpo è pari al prodotto tra la sua capacità termica e la differenza tra le temperature 
L’energia spesa per gli spostamenti sul campo possiamo cercare di calcolarla considerando che l’atleta durante la corsa consuma 0,9 Kcal/kmxkg


Facendo il rapporto tra 14 kJ di Lavoro e 76 KJ di consumo metabolico il rendimento risulta essere 0,18 pertanto del 18%, in linea con i dati sperimentali che indicano che il rendimento all’interno del corpo umano va dal 30% nel cuore fino a un minimo dell’ 1% nei reni con una media tra il 14 e il 18%.

Si calcola facendo il rapporto tra Lavoro prodotto e consumo metabolico

iniziale e finale, siamo pertanto in grado anche di calcolare la variazione della temperatura corporea dell’atleta al termine della prestazione grazie alla formula sopra indicata.
Sapendo che il calore specifico del corpo umano è 0,83 Kcal/kgx°C dobbiamo eseguire la conversione delle calorie in Joule ottenendo un aumento di temperatura dell'atleta di 0,4°C

Per trovare il calore disperso dall'atleta applichiamo il primo principio della termodinamica

Aumento di temperatura dell'atleta