elgavrilis's blog

Τα πράγματα που κάνουμε χιλιάδες φορές την ημέρα, και μέρα με τη μέρα σε όλη μας τη ζωή, θα έπρεπε να είναι πράγματα για τα οποία έχουμε μια πολύ καλή ιδέα, έτσι δεν είναι; ‘Όντως έτσι είναι! Αλλά αυτό απέχει πολύ από το να είναι έτσι, και το καταλαβαίνουμε όταν χάσουμε προσωρινά την ικανότητα να τα πραγματοποιούμε. Ας πάρουμε για παράδειγμα το περπάτημα και το τρέξιμο. Θα μπορούσε κάτι να είναι πιο οικείο; Ας αναρωτηθούμε πόσοι από εμάς έχουμε μια σαφή εικόνα για το τι πραγματικά κάνουμε όταν περπατάμε και τρέχουμε, ή για τη διαφορά μεταξύ των δύο. Ας δούμε τι έχει να πει η φυσιολογία για το περπάτημα και το τρέξιμο. Σίγουρα θα βρούμε την περιγραφή εκπληκτικά πρωτότυπη.

Υποθέτουμε ότι ένα άτομο στέκεται στο ένα πόδι, το δεξί, για παράδειγμα. Υποθέτουμε επίσης ότι σηκώνει τη φτέρνα του, ενώ παράλληλα σκύβει προς τα εμπρός. Όταν περπατάει ή τρέχει κάποιος, ασκεί στο έδαφος μια δύναμη. Σπρώχνει το πόδι του πιέζοντας το έδαφος (δράση), για να δεχτεί την αντίδραση από το έδαφος και να κινηθεί προς τα εμπρός. Ασκείται περίπου πίεση 20 κιλών επιπλέον του βάρους του. Επομένως, ένα άτομο ασκεί μεγαλύτερη πίεση στο έδαφος όταν κινείται παρά όταν στέκεται. Σε μια τέτοια θέση, η κατακόρυφη από το κέντρο βάρους θα βρίσκεται φυσικά έξω από τη βάση στήριξης και το άτομο είναι αναπόφευκτο να πέσει προς τα εμπρός. Μόλις αρχίζει να το κάνει αυτό, πετάει γρήγορα μπροστά το αριστερό του πόδι (το οποίο κρεμόταν μέχρι τότε), για να το ακουμπήσει στο έδαφος μπροστά από την κάθετο από το κέντρο βάρους. Έτσι, η κατακόρυφη τώρα πέφτει μέσα στην περιοχή που οριοθετείται από τις γραμμές που συνδέουν τα σημεία στήριξης και των δύο ποδιών. Η ισορροπία αποκαθίσταται έτσι. Το άτομο έχει κάνει ένα βήμα μπροστά.

Μπορεί να παραμείνει σε αυτή την μάλλον κουραστική θέση, αλλά αν θελήσει να συνεχίσει προς τα εμπρός, θα γέρνει ακόμα πιο μπροστά, θα μετατοπίσει την κάθετο από το κέντρο βάρους έξω από τη βάση στήριξης και θα ρίξει ξανά το πόδι του -το δεξί αυτή τη φορά- μπροστά όταν πρόκειται να πέσει. Έτσι κάνει ένα ακόμη βήμα μπροστά. Και ούτω καθεξής. Συνεπώς, το περπάτημα είναι απλώς μια σειρά από ανατροπές (πτώσεις) προς τα εμπρός, που αποτρέπονται έγκαιρα ρίχνοντας το πόδι που έχει μείνει πίσω σε μια υποστηρικτική θέση.

Σχήμα (αριστερά): Πως κάποιος περπατά. Οι σειρές των θέσεων που κάνουμε στο περπάτημα.

Σχήμα (δεξιά): Ένα γράφημα που δείχνει πώς κινούνται τα πόδια κάποιου όταν περπατάει. Η γραμμή Α είναι το αριστερό πόδι και η γραμμή Β είναι το δεξί πόδι. Τα ευθύγραμμα τμήματα a, b, c, d, δείχνουν πότε το πόδι βρίσκεται στο έδαφος, και οι καμπύλες – πότε το πόδι βρίσκεται στον αέρα. Στο χρονικό διάστημα a και τα δύο πόδια βρίσκονται στο έδαφος. στο χρονικό διάστημα b, το πόδι A είναι στον αέρα και το πόδι B παραμένει στο έδαφος. στο χρονικό διάστημα c και τα δύο πόδια βρίσκονται ξανά στο έδαφος. Όσο πιο γρήγορα περπατάει κανείς, τόσο μικρότερα γίνονται τα χρονικά διαστήματα a και c (συγκρίνετε με το επόμενο γράφημα του “τρεξίματος”).

«Ας προσπαθήσουμε να φτάσουμε στην ουσία του ζητήματος. Ας υποθέσουμε ότι το πρώτο βήμα έχει ήδη γίνει. Αυτή τη στιγμή το δεξί πόδι είναι ακόμα στο έδαφος και το αριστερό το ακουμπάει ήδη. Αν το βήμα δεν είναι πολύ κοντό, η δεξιά φτέρνα πρέπει να σηκωθεί, επειδή αυτή η ανοδική φτέρνα είναι που επιτρέπει σε κάποιον να σκύψει προς τα εμπρός και να αλλάξει την ισορροπία του. Είναι η φτέρνα του αριστερού ποδιού που αγγίζει πρώτα το έδαφος. Όταν στη συνέχεια ολόκληρο το πόδι σταθεί στο έδαφος, το δεξί πόδι σηκώνεται εντελώς και δεν αγγίζει πλέον το έδαφος. Εν τω μεταξύ, το αριστερό πόδι, το οποίο είναι ελαφρώς λυγισμένο στο γόνατο, ισιώνεται από μια συστολή των μηριαίων τρικέφαλων μυών για να γίνει για μια στιγμή κάθετο. Αυτό επιτρέπει στο μισό λυγισμένο δεξί πόδι να πόδι να κινηθεί προς τα εμπρός χωρίς να αγγίξει το έδαφος. Ακολουθώντας την κίνηση του σώματος, η φτέρνα του δεξιού ποδιού αγγίζει το έδαφος εγκαίρως για το επόμενο βήμα προς τα εμπρός. Το αριστερό πόδι, το οποίο αυτή τη στιγμή έχει μόνο τα δάχτυλα του ποδιού να αγγίζουν το έδαφος και το οποίο πρόκειται να σηκωθεί, εκτελεί μια παρόμοια σειρά κινήσεων.

Σχήμα (αριστερά): Πως κάποιος τρέχει. Οι σειρές θέσεων στο τρέξιμο που δείχνουν τις στιγμές που και τα δύο πόδια είναι στον αέρα.

Σχήμα (δεξιά): Ένα γράφημα που δείχνει πώς κινούνται τα πόδια κάποιου όταν τρέχει (συγκρίνετε με το σχήμα του βαδίσματος). Υπάρχουν χρονικά διαστήματα (b, d και f) όταν και τα δύο πόδια βρίσκονται στον αέρα. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ τρεξίματος και βαδίσματος.

Το τρέξιμο διαφέρει από το περπάτημα στο ότι το πόδι στο έδαφος ισιώνεται ενεργειακά με μια ξαφνική συστολή των μυών του για να ωθήσει το σώμα προς τα εμπρός, έτσι ώστε το τελευταίο να απομακρυνθεί εντελώς από το έδαφος για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Στη συνέχεια, το σώμα πέφτει ξανά για να ακουμπήσει στο άλλο πόδι, το οποίο κινείται γρήγορα προς τα εμπρός ενώ το σώμα βρίσκεται ακόμα στον αέρα. Έτσι, το τρέξιμο αποτελείται από μια σειρά από άλματα από το ένα πόδι στο άλλο.

Όσο για την ενέργεια που καταναλώνει ένα άτομο περπατώντας σε ένα οριζόντιο διάδρομο, προφανώς δεν είναι αμελητέα όπως ίσως πιστεύουν κάποιοι. Με κάθε βήμα που κάνει, το κέντρο βάρους του σώματος ενός περιπατητή ανυψώνεται κατά μερικά εκατοστά. Κάποιοι χοντρικοί υπολογισμοί δίνουν ότι το έργο που καταβάλλεται περπατώντας σε ένα οριζόντιο μονοπάτι είναι περίπου το ένα δέκατο πέμπτο αυτού που απαιτείται για να ανυψωθεί το σώμα του περιπατητή σε ύψος ισοδύναμο με την απόσταση που διανύθηκε.

Ενδεικτικά αναφέρω από τη βιβλιογραφία, το ενεργειακό κόστος για το βάδισμα και το τρέξιμο, σε Kcal/[(min)(Kg)].

Βάδισμα με ταχύτητα 4 Km/h  0,054

Βάδισμα με ταχύτητα 6 Km/h  0,085

Βάδισμα με ταχύτητα 8 Km/h  0,120

Τρέξιμο με ταχύτητα 8 Km/h  0,134

Τρέξιμο με ταχύτητα 12 Km/h  0,201

Τρέξιμο με ταχύτητα 16 Km/h  0,267

Τρέξιμο με ταχύτητα 20 Km/h  0,344

Συνεπώς μπορούν να γίνουν ακριβείς υπολογισμοί για το ενεργειακό κόστος:

Παράδειγμα βαδίσματος: Γυναίκα σωματικής μάζας 60 Kg όταν βαδίσει για 0,5 h = 30 min με ταχύτητα 6 Km/h, Θα διατρέξει απόσταση (6 Km/h x 0,5 h) = 3 Km και θα έχει ενεργειακή δαπάνη:

0,085 Kcal/[(min)(Kg)] x 60 Kg x 30 min = 153 Kcal

Παράδειγμα τρεξίματος: Η ίδια γυναίκα σωματικής μάζας 60 Kg όταν τρέξει για 0,5 h = 30 min με ταχύτητα 12 Km/h, Θα διατρέξει απόσταση (12 Km/h x 0,5 h) = 6 Km και θα έχει ενεργειακή δαπάνη:

0,201 Kcal/[(min)(Kg)] x 60 Kg x 30 min = 3618 Kcal