За счет чего человек двигается? Что такое энергетический обмен? Откуда берется энергия для организма? На сколько ее хватит? При какой физической нагрузке, какая энергия расходуется? Во как видите много. Но больше всего их появляется, когда начинаешь эту тему изучать. Попробую облегчить самым любопытным жизнь и сэкономить время. Поехали…
Энергетический обмен – совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии.
Для обеспечения движения (актиновых и миозиновых нитей в мышце) мышце требуется АденозинТриФосфат (АТФ). При разрыве химических связей между фосфатами выделяется энергия, которая используется клеткой. При этом АТФ переходит в состояние с меньшей энергией в АденозинДиФосфат (АДФ) и неорганического Фосфора (Ф)
АТФ + H2O ⇒ АДФ + Ф + Энергия
Если мышца производит работу, то АТФ постоянно расщепляется на АДФ и неорганический фосфор выделяя при этом Энергию (порядка 40-60 кДж/моль). Для продолжительной работы необходимо восстановление АТФ с такой скоростью, с какой это вещество используется клеткой.
Источники энергии, используемые при кратковременной, непродолжительной и продолжительной работе различные. Образование энергии может осуществляться как анаэробным (безкислородным), так и аэробным (окислительным Какие качества развивает спортсмен тренируясь в аэробной или анаэробной зоне я писал в статье «Пульс для бега и пульс при физической нагрузке (Пульсовые зоны)«.
Объяснение:
Выделяют три энергетические системы, обеспечивающие физическую работу человека:
Алактатная или фосфагенная (анаэробная). Связана с процессами ресинтеза АТФ преимущественно за счет высокоэнергетического фосфатного соединения – КреатинФосфата (КрФ).
Гликолитическая (анаэробная). Обеспечивает ресинтез АТФ и КрФ за счет реакций анаэробного расщепления гликогена и/или глюкозы до молочной кислоты (лактата).
Аэробная (окислительная). Возможность выполнения работы за счет окисления углеводов, жиров, белков при одновременном увеличении доставки и утилизации кислорода в работающих мышцах.
Приклад 1. Резистор опором 5 Ом, вольтметр і джерело струму з'єднані паралельно. Вольтметр показує напруга 10 В. Якщо збільшити опір до 12 Ом, то вольтметр покаже напругу 12 В. Визначити е.р.с. і внутрішній опір джерела струму. Струмом через вольтметр знехтувати.
Дано:
R1 = 5 Ом
U1 = 10 В
R2 = 12 Ом
U2 = 12 В
ε – ? R0 – ?
Рисунок 10
Розв’язання. Насамперед необхідно зобразити електричну схему (рис.10).
Оскільки струмом через вольтметр можна знехтувати, то струм через резистор такий же, як і через джерело струму.
Позначимо цей струм через I. Він визначається за законом Ома для повного кола
, (1)
де r – внутрішній опір джерела;
R – опір зовнішнього навантаження.
Вольтметр вимірює спад напруги на навантаженні. При навантаженні R1 = 5 Ом струм у колі дорівнює I1, при навантаженні R2 струм дорівнює I2, тобто
. ( 2)
При цьому спади напруг відповідно рівні U1 й U2:
U1 = I1R1 , (3)
U2 =I 2R2. (4)
Знайдемо відношення лівих і правих частин рівнянь (1) і (2)
. (5)
Звільняючись від знаменників, одержуємо з рівняння (5)
I1R1 + I1r = I2R2 + I2r .
Поєднавши доданки з r, знаходимо
.
Або, врахувавши формули (3) і (4), одержуємо
.
Підставляючи в цю формулу дані з умови задачі, одержуємо
Значення е.р.с. можна знайти зі співвідношення (1) або (2)
В.
Приклад 2. Електричне коло складається із трьох джерел струму з е.р.с. ε1 = 6 В, ε2 = 2 В, ε3 = 4 В і резисторів з опорами R1 = 2 Ом й R2 = R3 = 4 Ом (рис. 11). Знайти силу струму в резисторі R2 і напругу на його затискачах.
Дано:
ε1 = 6 В Рисунок 11
ε2= 2 В
ε3= 4 В
R1 = 2 Ом
R2 = R3 = 4 Ом
I2 – ? U2 – ?
Розв’язання. Виберемо напрямки струмів, як зазначено на рис.11, і домовимося обходити контур АВС за годинниковою, а контур CDА проти годинникової стрілки.
За першим законом Кірхгофа для вузла С маємо
I1 - I2 - I3 = 0.
За другим законом Кірхгофа для контуру АВС маємо
I1R1 + I2R2 = ε1 + ε2.
Відповідно, для контуру CDА
I2R2 - I3R3 = ε1 + ε3 .
Після підстановки числових значень одержимо
I1 - I2- I3 = 0;
2I1 + 4I2 = 8;
4I2 - 4I3 = 6.
Цю систему 3-х рівнянь із трьома невідомими можна розв’язати, користуючись методом визначників.
Складемо й обчислимо визначник системи
= -16
і визначник I2
Звідси одержуємо силу струму
I2 = A.
Напруга на кінцях реостата R2 дорівнює
U2 = I2R2 = 2,75.4 = 11 В.
Приклад 3. Сила струму в провіднику опором 20 Ом рівномірно зростає протягом часу 2 с від 0 до 4 А. Визначити кількість теплоти, яка виділилася у провіднику за перші півтори секунди.
Дано:
R = 20 Ом
I1 = 0 А
I2 = 4 А
t1 = 0
t2 = 2 c
t3 = 1,5 c
Q - ?
Розв’язання. Відповідно до закону Джоуля-Ленца, теплова потужність, яка виділяється на опорі R, дорівнює
Р = I2R .
Кількість тепла dQ, що виділяється за час dt у цей момент часу t, дорівнює
dQ = Pdt = I2Rdt . (1)
За умовою задачі сила струму рівномірно наростає, тобто є лінійною функцією часу
I = at + b . (2)
У початковий момент t1 = 0 струм I1 дорівнює нулю, тому в рівнянні (2) маємо b = 0. Таким чином
I = at . (3)
Коефіцієнт а знайдемо з умови, що I2 = 4 А при t2 = 2 с
I2 = at2 .
Звідки одержуємо
A/c.
Підставляючи у формулу (1) вираз (3) і інтегруючи за часом від 0 до t3, знайдемо кількість тепла, яка виділилася у провіднику
. (4)
Підставляючи у формулу (4) значення вхідних параметрів, одержимо
Объяснение:
Q=332 400*0.4=132 960 Дж
Q нагр=cm(t2-t1)
Q=4 200*0.4(100-0)=168 000 Дж
Q всего=132 960+168 000= 300 960 Дж