elgavrilis's blog

ΕΝΑ ΙΣΤΟΛΟΓΙΟ ΓΙΑ ΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ Blogs.sch.gr

Ποια είναι η καλύτερη θέση που πρέπει να έχουν τα χέρια μας όταν κολυμπάμε “ελεύθερο”;

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 17 Νοεμβρίου 2010

Αν μάθατε να κολυμπάτε πριν τα μέσα της 10ετίας του 70 εξαρτάται κυρίως απ’ τον προπονητή που σας δίδαξε ή τον μπαμπά σας που έκανε τον προπονητή. Πιθανόν σας δίδαξαν ότι πρέπει να ωθείτε τα χέρια σας ευθεία και προς τα πίσω όπως όταν κάνουμε κουπί με canoe. Με αυτό τον τρόπο ωθούμε το νερό προς τα πίσω, και εμείς ωθούμαστε προς τα μπρος λόγω της αρχής διατήρησης της ορμής. Αυτός όμως δεν είναι ο καλύτερος τρόπος για να προωθηθούμε μέσα στο νερό. Οι σημερινοί κολυμβητές μαθαίνουν να κινούν τα χέρια τους σε ένα σχήμα S.

Είναι μια πιο φυσική κίνηση που μοιάζει περισσότερο με έλικα (προπέλα), παρά με κουπί. Με την κίνηση σε σχήμα S  τα χέρια “σχίζουν” το νερό και το διαχωρίζουν σε δύο ρεύματα ακριβώς όπως το φτερό ενός αεροπλάνου (ή τα πτερύγια ενός πουλιού). Κάποια ποσότητα νερού κινείται πάνω απ’ τα χέρια και κάποια ποσότητα κάτω απ’ τα χέρια. Αυτό το “σχίσιμο” δημιουργεί ένα “ανασήκωμα” (άντωση το λέμε στα πτερύγια του αεροπλάνου), που ωθεί τον κολυμβητή μπροστά, ακριβώς όπως τα πτερύγια της προπέλας ωθούν ένα πλοίο προς τα εμπρός. Πρέπει να φανταστούμε αυτή την ανύψωση με όρους ανοδικής κίνησης όπως και στην περίπτωση του αεροπλάνου. Η ανύψωση μπορεί να δημιουργηθεί σε οποιαδήποτε κατεύθυνση εξαρτώμενη από τη γωνία των χεριών (ή των φτερών) που κινούνται. Έμπειροι κολυμβητές συνεχώς δοκιμάζουν διάφορες γωνίες κίνησης των χεριών για να μεγιστοποιήσουν την άντωση και να πετύχουν έτσι τη μεγαλύτερη ταχύτητα με το μικρότερο κόπο… Σα να “πετάνε” μέσα στο νερό.

Κατηγορία ΦΥΣΙΚΗ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

…Η Φυσική και τα Μαθηματικά στα αγωνίσματα των ρίψεων

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 17 Νοεμβρίου 2010

Στα αγωνίσματα ρίψεων, βασικός στόχος του αθλητή είναι να ρίξει το όργανο σε όσο το δυνατό μεγαλύτερη απόσταση. Αυτό σημαίνει από άποψη βιο-μηχανική ότι τρία είναι τα βασικά σημεία που πρέπει να απαντηθούν:

α) Ποιοί είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν την απόσταση βολής;

β) Ποιές είναι οι ιδανικές τιμές αυτών των παραγόντων;

γ) Με ποιο κινητικό μοντέλο μπορεί να επιτευχθούν αυτές οι τιμές.

Η επιστήμη της βιο-μηχανικής των αθλητικών κινήσεων έχει δώσει ουσιαστικές απαντήσεις στα δύο πρώτα ερωτήματα, αλλά δεν απαντά με σαφήνεια στο τρίτο. Σε γενικές γραμμές τα κινητικά μοντέλα που έχουν επικρατήσει στις αθλητικές ρίψεις, μπορούν να διακριθούν σε αυτά που δίνουν έμφαση στην ανάπτυξη ευθύγραμμης ταχύτητας (σφαιροβολία και ακοντισμός) και σ’ αυτά που δίνουν έμφαση στην ανάπτυξη περιστροφικής ταχύτητας (δισκοβολία και σφυροβολία).

Απόσταση βολής:  Εάν οι παράγοντες της βαρύτητας και της αντίστασης θεωρηθούν ως σταθερές μεταβλητές, το κλειδί της επιτυχίας είναι η επίτευξη ιδανικών τιμών στην ταχύτητα τη γωνία και το ύψος της απελευθέρωσης του οργάνου. Τα παραπάνω καθορίζουν και το βαθμό τελειότητας της τεχνικής του αθλητή. Επειδή στις αθλητικές ρίψεις, το σημείο απ’ το οποίο βάλλεται το όργανο βρίσκεται πάντοτε ψηλότερα απ’ το σημείο πτώσης του, για τον υπολογισμό της απόστασης βολής χρησιμοποιείται ο τύπος:

R = v2.συνφ/g [(ημ2φ + 2.g.h)/v2) 1/2]

Ταχύτητα απελευθέρωσης: Η ταχύτητα απελευθέρωσης είναι ο σπουδαιότερος παράγοντας σε όλα τα αγωνίσματα ρίψεων. Από τον παρακάτω πίνακα φαίνεται ότι μια αύξηση της ταχύτητας απελευθέρωσης κατά 4% βελτιώνει την επίδοση κατά 8%, ενώ η διακύμανση της επίδοσης σε αντίστοιχες διαφορές στο ύψος και τη γωνία απελευθέρωσης είναι ασήμαντες.

 Ταχύτητα (v) 12 m/s 14 m/s 24 m/s 25 m/s
Ύψος (h) 2,2 m 1,8 m 2,2 m 1,8 m 2,2 m 1,8 m 2,2 m 1,8 m
Γωνίες (φ) R↓ R↓ R↓ R↓ R↓ R↓ R↓ R↓
40o 16,71 16,34 22,00 21,60 60,26 59,82 65,19 64,74
41o 16,72 16,36 22,03 21,65 60,51 60,08 65,46 65,03
42o 16,72 16,37 22,06 21,69 60,72 60,31 65,69 65,28
43o 16,68 16,34 22,02 21,67 60,73 60,33 65,71 65,31
44o 16,65 16,32 22,00 21,66 60,79 60,41 65,78 65,39
45o 16,62 16,30 21,97 21,64 60,82 60,45 65,82 65,44

  Γωνία απελευθέρωσης: Είναι η γωνία που σχηματίζεται ανάμεσα στην εφαπτομένη της τροχιάς, που διαγράφει το κέντρο βάρους του οργάνου τη στιγμή της απελευθέρωσής του και του οριζόντιου επίπέδου. Μολονότι η συμβολή της γωνίας απελευθέρωσης του οργάνου στη διαμόρφωση της επίδοσης είναι κατά πολύ μικρότερη απ’ αυτή της ταχύτητας, είναι βέβαιο ότι σημαντική απόκλιση από την ιδανική γωνία, θα έχει αρνητική επίδραση στην απόσταση βολής. Όπως φαίνεται από τον πίνακα μπορούμε να πούμε ότι στη σφυροβολία, για ταχύτητα απελευθέρωσης 20-26 m/s η ιδανική γωνία είναι περίπου 44o ,ενώ στη σφαιροβολία για ταχύτητα 10-14 m/s η ιδανική γωνία είναι περίπου 41ο. Η ιδανική γωνία απελευθέρωσης για τον ακοντισμό και τη δισκοβολία είναι μεταξύ 30ο-37ο λόγω του αεροδυναμικού σχήματος των οργάνων.

Ύψος απελευθέρωσης: Σε σύγκριση με τους δύο άλλους παράγοντες, το ύψος από το οποίο βάλλεται το όργανο έχει τη μικρότερη επίδραση στη ριπτική απόσταση. Όμως στην αθλητική πράξη πολλές φορές η νίκη ή  ήττα ενός αθλητή κρίνεται με διαφορά μερικών μόνο εκατοστών. Κατά συνέπεια ο υψηλόσωμος αθλητής πλεονεκτεί έναντι ενός βραχύσωμου. Από τον πίνακα φαίνεται καθαρά, ότι η επίδραση του ύψους στην απόσταση βολής μειώνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητα. Έτσι ενώ στη σφαιροβολία, που οι ταχύτητες κυμαίνονται από 10-14 m/s, μια διαφορά ύψους 0,4 m αυξάνει την απόσταση κατά 2% περίπου. Στη σφυροβολία που η ταχύτητα είναι μεγαλύτερη, η ίδια διαφορά των 0,4 m βελτιώνει την επίδοση μόνο 0,6%!

Αεροδυναμικοί παράγοντες

Γωνία επίθεσης: Είναι η γωνία που σχηματίζεται ανάμεσα στην κατεύθυνση πνοής του ανέμου και στον επιμήκη άξονα του ακοντίου ή την πλατιά επιφάνεια του δίσκου. Η γωνία επίθεσης χαρακτηρίζεται ως θετική, όταν ο επιμήκης άξονας του οργάνου βρίσκεται πάνω από την κατεύθυνση πνοής του ανέμου και αρνητική όταν συμβαίνει το αντίθετο. Στην αρχή της πτήσης του οργάνου, η γωνία επίθεσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη. Το όργανο που θα απελευθερωθεί στη σωστή γωνία, σύντομα θα αποκτήσει μια σωστή γωνία επίθεσης, από την οποία θα “γλιστρήσει” ομαλά στο υπόλοιπο μέρος της τροχιάς του.

Το κέντρο πίεσης: Το σημείο στο οποίο δρουν οι δυνάμεις της άνωσης και της οπισθέλκουσας πάνω στο όργανο καλείται κέντρο πίεσης. Η ακριβής θέση του κέντρου πίεσης αλλάζει ανάλογα με τη γωνία επίθεσης. Ο βαθμός ανόρθωσης ή πτώσης του εμπρός μέρους του οργάνου είναι ανάλογος με την απόσταση που δημιουργείται ανάμεσα στο κέντρο πίεσης και το κέντρο βάρους του.

 Σταθερότητα της πτήσης: Η σταθερότητα της πτήσης του οργάνου επιτυγχάνεται με δύο τρόπους: Ο πρώτος ρίχνοντας το όργανο με γωνία επίθεσης κοντά στο μηδέν, ώστε να μην προσφέρει μεγάλη επιφάνεια στον αντίθετο άνεμο και ο δεύτερος με την απόδοση περιστροφής. Οι δεξιόχειρες αθλητές προσθέτουν περιστροφές κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού, ενώ οι αριστερόχειρες αντίθετη. Λόγω αυτού του γεγονότος, οι δεξιόχειρες έχουν πλεονέκτημα με τον άνεμο από τα δεξιά τους και οι αριστερόχειρες από τ’ αριστερά τους. Ο ακριβώς αντίθετος άνεμος ευνοεί όλους τους αθλητές.

Κατηγορία ΦΥΣΙΚΗ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

Η “ελεύθερη” πτώση στον αέρα…Οι sky divers και ο διαχωρισμός των πρωτεϊνών και DNA

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 17 Νοεμβρίου 2010

 Οι δυνάμεις τριβής που προκύπτουν κατά την κίνηση ενός σώματος μέσα σε ρευστό (πχ αέρα ή νερό) συνήθως αυξάνουν όσο αυξάνεται η ταχύτητα του σώματος στο ρευστό. Υποθέστε ότι αφήνετε μια πέτρα στην επιφάνεια μιας βαθιάς τεχνητής λίμνης και ότι η πέτρα βυθίζεται με τελική κατάληξη το βυθό. Για μικρές ταχύτητες η δύναμη αντίστασης (F αντίσταση) του υγρού είναι περίπου ανάλογη προς την ταχύτητα της πέτρας:  F = k.v όπου k είναι σταθερά αναλογίας που εξαρτάται από το σχήμα και το μέγεθος της πέτρας και από τις ιδιότητες του ρευστού. Θεωρώντας ως θετική την κατεύθυνση προς τα κάτω και αγνοώντας τη δύναμη της άνωσης βρίσκουμε ότι η ολική κατακόρυφη συνιστώσα της δύναμης είναι: m.g-k.v  Αν εφαρμόσουμε το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα έχουμε: m.g-k.v=m.a Τη χρονική στιγμή της εκκίνησης της πέτρας, v=0 η αντίσταση είναι μηδέν και η αρχική επιτάχυνση είναι a=g. Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα της πέτρας, αυξάνεται και η αντίσταση ώσπου να επέλθει τελικά εξίσωση των μέτρων της αντίστασης και του βάρους. Τότε m.g-k.v=0 η επιτάχυνση γίνεται μηδέν και δεν υπάρχει περαιτέρω αύξυση της ταχύτητας. Η τελική ταχύτητα λέγεται vορ λέγεται ορική (ή οριακή) ταχύτητα και δίνεται από τη σχέση: vορ = m.g/k

Η ορική ταχύτητα ενός sky diver

 Σε κινήσεις μεγάλης ταχύτητας μέσα στον αέρα η δύναμη της αντίστασης είναι κατά προσέγγιση ανάλογη του v2. Πολλοί ονομάζουν αυτή την αντίσταση οπισθολκή του αέρα ή απλώς οπισθολκή. Σταγόνες βροχής σε πτώση, αεροπλάνα σε πτήση και αυτοκίνητα που κινούνται με μεγάλες ταχύτητες, όλα αυτά υφίστανται την οπισθολκή (αντίσταση) του αέρα. Στην περίπτωση αυτή έχουμε:

 m.g – kv2 = m.a και επειδή όταν αποκτά την v οριακή a = 0 τότε 

m.g = kv2  άρα  v2ορ = kv2  και vορ= (m.g/k)1/2 .

Για ανθρώπινο σώμα που υφίσταται πτώση στον αέρα σε οριζόντια θέση και τα άκρα σε πλήρη έκταση (θέση “αετού με πτέρυγες αναπεπταμένες”) η αριθμητική τιμή της σταθεράς k είναι 0,25 Kg/m περίπου.

Ο διαχωρισμός των πρωτεϊνών με ηλεκτροφόρηση

Ένα μόριο με καθαρό φορτίο θα μετακινηθεί σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Το φαινόμενο αυτό λέγεται ηλεκτροφόρηση και προσφέρει έναν αναλυτικό τρόπο για να διαχωριστούν πρωτεΐνες και άλλα μακρομόρια όπως DNA και RNA. Η ταχύτητα μετακίνησης vορτης πρωτεΐνης (ή κάθε μορίου) σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, εξαρτάται από την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου (Ε), το καθαρό φορτίο της πρωτεΐνης q και τον συντελεστή τριβής (f). Σύμφωνα με τα παραπάνω E.q-f.v=ma και όταν a=0 τότε: f.vορ= E.q άρα vορ= E.q/f

Η ηλεκτροστατική δύναμη E.q που κατευθύνει το φορτισμένο μόριο προς το αντίθετα φορτισμένο ηλεκτρόδιο είναι αντίθετη της τριβής f.vορ που εμφανίζεται μεταξύ του μορίου που μετακινείται και του μέσου. Ο συντελεστής τριβής f εξαρτάται και εδώ από τη μάζα και το σχήμα του μορίου που μετακινείται καθώς και από το ιξώδες (η) του μέσου. Για μια σφαίρα με ακτίνα (r) f =6πηr.   Η ηλεκτροφόρηση γίνεται σχεδόν πάντα σε πηκτή παρά σε υγρό, κυρίως για δύο λόγους: Κατ’ αρχάς η πηκτή καταστέλλει τα ρεύματα που δημιουργούνται από μικρές βαθμιδώσεις της θερμοκρασίας-απαραίτητη προϋπόθεση για σωστό διαχωρισμό. Δεύτερον, η πηκτή λειτουργεί ως μοριακός ηθμός καθιστώντας έτσι ευκολότερους τους διαχωρισμούς μακρομορίων. Τα μόρια που είναι μικρά σε σχέση με τους πόρους της πηκτής μετακινούνται εύκολα δια μέσου της πηκτής, ενώ τα μεγάλα μόρια μένουν σχεδόν αμετακίνητα. Μόρια ενδιαμέσου μεγέθους μετακινούνται μέσα από την πηκτή με διαφορετικές ταχύτητες. Η ηλεκτροφόρηση πραγματοποιείται σε μια λεπτή κατακόρυφη πλάκα πολυακρυλαμίδης.

 Η καταβύθιση ενός σώματος μέσα σε υγρό

Ένα στερεό σώμα που βρίσκεται βυθισμένο σε υγρό δέχεται σαν δυνάμεις, το βάρος του (Β) και την άνωση από το υγρό (Α=ρ.V.g) όπου ρ η πυκνότητα του υγρού, V ο όγκος του σώματος και g η επιτάχυνση βαρύτητας.

ΣF=m.g-ρ.V.g=mg[1- ρ(V/m).g]=m.g[1-ρ.ū]

όπου ū=(V/m) ο ειδικός όγκος του σώματος (όγκος ανά μονάδα μάζας)

Άν ΣF>0 ==> 1-ρ.ū>0  τότε το σώμα βυθίζεται

Άν ΣF=0 ==> 1-ρ.ū=0  τότε το σώμα δεν μετακινείται

Άν ΣF<0 ==> 1-ρ.ū>0  τότε το σώμα ανέρχεται και επιπλέει

Η υπερφυγοκέντρηση είναι μέθοδος διαχωρισμού βιομορίων και προσδιορισμού της μάζας τους.

Η φυγοκέντρηση είναι μια χρήσιμη και γενικά εύκολη μέθοδος για το διαχωρισμό και την ανάλυση κυττάρων, οργανιδίων και βιολογικών μακρομορίων. Ένα σωματίδιο που μετακινείται σε ένα κύκλο με ακτίνα (r) και με μια γωνιακή ταχύτητα (ω) υφίσταται ένα φυγόκεντρο πεδίο (προς τα έξω) ίσο με ω2.r Η φυγόκεντρος δύναμη Fc πάνω σ’ αυτό το σωματίδιο ισούται με το γινόμενο της σχετικής του μάζας m’ επί την ένταση ω2.r  του φυγοκεντρικού πεδίου.

Fc=m’.ω2.r = m(1-ū.ρ).ω2.r όπου ū ο ειδικός όγκος.

Η σχετική μάζα m’ είναι μικρότερη από τη μάζα m, γιατί το υγρό που εκτοπίζεται ασκεί μια αντίθετη δύναμη (την άνωση). Ο παράγοντας (1-ū.ρ) πολλαπλασιασμένος με m δίνει τη σχετική μάζα m’ μέσα στο υγρό. Το σωματίδιο αποκτά ορική ταχύτητα v=vορ διότι Fc=m’.ω2.r = m(1-ū.ρ).ω2.r =f.v όπου f o ο συντελεστής τριβής.

Ένα σωματίδιο μετακινείται στο πεδίο με μια σταθερή ταχύτητα v όταν Fc= f.v επομένως η ταχύτητα μετακίνησης του σώματος είναι:

v= Fc/f=[m(1-ū.ρ).ω2.r]/f

Σημειώστε ότι αυτή η έκφραση για μετακίνηση στο φυγοκεντρικό πεδίο είναι ανάλογη με την προηγούμενη εξίσωση για μετακίνηση σε ηλεκτρικό πεδίο. Η εξίσωση δείχνει ότι η ταχύτητα καταβύθισης είναι ανάλογη με τη δύναμη του φυγοκεντρικού πεδίου. Επομένως είναι δυνατόν να προσδιορίσουμε έναν τρόπο μέτρησης της καθίζησης που εξαρτάται από τις ιδιότητες του σώματος και του διαλύματος, αλλά είναι ανεξάρτητος από το πόσο γρήγορα περιστρέφεται το δείγμα. Η σταθερά καταβύθισης s, που ορίζεται ως η ταχύτητα διηρημένη από την ένταση του φυγοκεντρικού πεδίου ω2.r ισούται με:

s=v/ω2.r = m(1-ū.ρ)/f

Η σταθερά καταβύθισης ορίζεται συνήθως σε μονάδες Svedberg. Ένα Svedberg (S) ισούται με 10-13 sec. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι μια πρωτεΐνη (αντίσωμα) μοριακού βάρους 150 Kd περιστρέφεται σε υπερφυγόκεντρο με ακτίνα 8 cm και 75000 στροφές το λεπτό (rpm). Το πεδίο φυγοκέντρησης κάτω απ’ αυτές τις συνθήκες είναι 4,9.10-6 m/s2, δηλαδή περίπου 500000 φορές μεγαλύτερο από την επιτάχυνση βαρύτητας της γης (g). Αν η ταχύτητα της πρωτεΐνης στο πεδίο είναι 3,4.10-6 m/s, τότε η σταθερά καταβύθισης είναι 7S.

Από την παραπάνω εξίσωση μπορούμε να καταλήξουμε σε αρκετά σημαντικά συμπεράσματα.

1. Η ταχύτηττα καταβύθισης ενός σωματιδίου είναι ανάλογη της μάζας του. Μια πρωτεΐνη 200 Kd μετακινείται με διπλάσια ταχύτητα από μια πρωτεΐνη 100 Kd που έχει την ίδια πυκνότητα και συντελεστή τριβής.

2. Ένα πυκνό σωματίδιο μετακινείται πιο γρήγορα απ’ ότι ένα λιγότερο πυκνό, γιατί η αντίθετη δύναμη είναι μικρότερη για ένα πυκνό σωματίδιο.

3. Το σχήμα της πρωτεΐνης (ή του μακρομορίου) είναι επίσης σημαντικό, γιατί επηρεάζει την καταβύθιση. Ο συντελεστής τριβής ενός συμπαγούς σωματιδίου είναι μικρότερος από τον συντελεστή τριβής ενός λιγότερο συμπαγούς σωματιδίου της ίδιας μάζας… Ένας αλεξιπτωτιστής με αλεξίπτωτο που είναι κλειστό, πέφτει πιο γρήγορα από έναν με ανοιχτό αλεξίπτωτο.

Κατηγορία ΦΥΣΙΚΗ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

ΕΝΕΡΓΕΙΑ…ΚΑΙ ΑΘΛΗΣΗ

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 17 Νοεμβρίου 2010

Τις πηγές ενέργειας μπορούμε να τις κατατάξουμε σε τρία ενεργειακά συστήματα που περιλαμβάνουν εκτός από τις ίδιες τις πηγές και τα αντίστοιχα ένζυμα που εξασφαλίζουν την παραγωγή ΑΤΡ από αυτές.

Τα συστήματα αυτά είναι:

1.Το σύστημα ΑΤΡ και ΦΩΣΦΟΚΡΕΑΤΙΝΗΣ που περιλαμβάνει:

Από την άποψη των πηγών ενέργειας, την ΑΤΡ και τη ΦΩΣΦΟΚΡΕΑΤΙΝΗ

Από άποψη ενζύμων, την κρεατινική κινάση και την κινάση του αδενυλικού οξέος (μυοκινάση).

Η ενέργεια του συστήματος αυτού είναι μικρή, αλλά η ισχύς του είναι μεγάλη.

2. Το σύστημα του γαλακτικού οξέος που περιλαμβάνει:

Από άποψη πηγών ενέργειας, τους υδατάνθρακες

Από άποψη ενζύμων, εκείνα της γλυκογονόλυσης (με σπουδαιότερο τη φωσφορυλάση του γλυκογόνου) και της γλυκόλυσης καθώς και την γαλακτική αφυδρογονάση (LDH).

Το σύστημα έχει ενδιάμεση ενέργεια και ισχύ.

3. Το σύστημα του Οξυγόνου ή Αερόβιο σύστημα, που περιλαμβάνει:

Από άποψη ενζύμων, την πυροσταφυλική αφυδρογονάση, τα ένζυμα της λιπόλυσης (με σημαντικότερο την ορμονοευαίσθητη λιπάση), τα ένζυμα της διάσπασης των λιπαρών οξέων, του κύκλου Crebs και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης.

Η ενέργεια του συστήματος είναι μεγάλη, αλλά η ισχύς του μικρή.

ΜΕΓΕΘΟΣ ΚΑΙ ΙΣΧΥΣ ΤΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Οι σκελετικοί μύες είναι εξαιρετικά ενεργοί από μεταβολική άποψη. Αν και καταλαμβάνουν περίπου 40% της μάζας μας καταναλώνουν περισσότερο από το 50% του προσλαμβανόμενου οξυγόνου σε κατάσταση ηρεμίας και μέχρι 90% σε άσκηση μέγιστης έντασης. Η κατανάλωση ΑΤΡ κατά τη διάρκεια μέγιστης άσκησης είναι σχεδόν 90 φορές μεγαλύτερη από την κατανάλωση σε κατάσταση ηρεμίας.

Ο μυϊκός μεταβολισμός είναι πρωταρχικά προσανατολισμένος στη σύνθεση ΑΤΡ για τη συστολή και μάλιστα με ρυθμούς που να ανταποκρίνονται στην ανάγκη παραγωγής πολύ μεγάλης ισχύος, όπως σε έναν αγώνα δρόμου 100 m. Για την κάλυψη των ενεργειακών τους αναγκών κατά την άσκηση, οι μύες έχουν στη διάθεσή τους μια σειρά πρώτων υλών τόσο μέσα τους, όσο και στο υπόλοιπο σώμα.

ΑΠΟΔΙΔΟΜΕΝΗΑΤΡ

( mmol)

ΜΕΓΙΣΤΟΣ ΡΥΘΜΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΑΤΡ(mmol/ s)  
Αναερόβια Αερόβια Αναερόβια Αερόβια  
Μυϊκή ΑΤΡ 168 168      
Μυϊκή φωσφοκρεατίνη 560 560   72,8  
Μυϊκό γλυκογόνο 2160 6480 71280 39,2  
Ηπατικό γλυκογόνο 556   17792   2,1
Μυϊκές τριάκυλογλυκερόλες 326 117360     8,4
Τριάκυλογλυκερόλες λιπώδους ιστού. 12209   4935240   5,6

Τα στοιχεία του πίνακα στηρίζονται στις παρακάτω παραδοχές:

Αναφέρονται σε άτομο μάζας 70 Kg με 40% (28 Kg) μύες, και ήπαρ μάζας 1,8 Kg.

Οι μύες περιέχουν 6 mmol/Kg ATP, 20 mmol/Kg φωσφοκρεατίνη, 1,25% (12,5 g/Kg) γλυκογόνο και 1% (10 g/Kg) τριάκυλογλυκερόλες.

Το ήπαρ περιέχει 5% (50 g/Kg) γλυκογόνο.

Κάθε μονάδα γλυκόζης του μυϊκού γλυκογόνου αποδίδει αναερόβια 3 ΑΤΡ και αναερόβια 33 ΑΤΡ.

Κάθε μονάδα γλυκόζης του ηπατικού γλυκογόνου αποδίδει αερόβια 32 ΑΤΡ επειδή παραδίδεται στους μύες ως γλυκόζη Επειδή η διεργασία απαιτεί χρόνο, είναι μικρή η πιθανότητα να λειτουργεί αναερόβια ο μυς, όταν αυτή η γλυκόζη φτάσει στο σαρκόπλασμα.

Η μέση μοριακή μάζα των τριάκυλογλυκερολών είναι 860 Da και η μέση απόδοση της πλήρους οξείδωσης των συστατικών μιας τριάκυλογλυκερόλης (λιπαρών οξέων και γλυκερόλης) είναι 360 ΑΤΡ.

Στον πίνακα δεν περιλαμβάνονται:

1) Οι πηγές ενέργειας στο αίμα, δηλ γλυκόζη, λιπαρά οξέα και τριάκυλογλυκερόλες, επειδή οι δύο πρώτες είναι πολύ μικρές σε σύγκριση με τις αποθήκες από τις οποίες προέρχονται (ηπατικό γλυκογόνο και τριάκυλογλυκερόλες λιπώδους ιστού αντίστοιχα) ενώ η τρίτη συμμετέχει ελάχιστα στις δαπάνες της άθλησης.

2) Η γλυκόζη και τα λιπαρά οξέα του σαρκοπλάσματος, επειδή οι ποσότητές τους είναι ελάχιστες σε σύγκριση με το μυϊκό γλυκογόνο και τις μυϊκές τριάκυλογλυκερόλες.

3) Οι μυϊκές και ηπατικές πρωτεΐνες επειδή η συμμετοχή τους στις ενεργειακές ανάγκες της άθλησης είναι ελάχιστη.

Είναι φανερό ότι τα στοιχεία θα είναι διαφορετικά για διαφορετικές μάζες ιστών και διαφορετικές περιεκτικότητες σε πηγές ενέργειας. Γι’ αυτό πρέπει να χρησιμοποιούνται με προσοχή με γνώση των παραδοχών στις οποίες στηρίζονται, και όχι ως αναλλοίωτες σταθερές.

Οι τιμές του πίνακα δείχνουν ότι υπάρχει μια αντίστροφη σχέση ανάμεσα στο μέγεθος των πηγών ΑΤΡ και της ταχύτητας με την οποία την ανασυνθέτουν. Η μικρότερη πηγή ΑΤΡ (φωσφοκρεατίνη) είναι αυτή που αναπληρώνει την ΑΤΡ γρηγορότερα απ’ όλες τις άλλες, ενώ η μεγαλύτερη πηγή (τριάκυλογλυκερόλες) είναι δεύτερη από το τέλος στην ταχύτητα ανασύνθεσης. Αυτό τους δίνει και λόγο ύπαρξης αφού αν η μεγαλύτερη πηγή ήταν και γρηγορότερη, οι άλλες δεν θα χρησιμοποιούνταν.

(ΠΗΓΗ: Β Μούγιος “Η ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ”)

Κατηγορία ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

ΤΕΙΧΗ…Κ.Π.ΚΑΒΑΦΗΣ

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 17 Νοεμβρίου 2010

Χωρίς περίσκεψιν, χωρίς λύπην, χωρίς αιδώ
μεγάλα κ’ υψηλά τριγύρω μου έκτισαν τείχη.

Και κάθομαι και απελπίζομαι τώρα εδώ.
Άλλο δεν σκέπτομαι: τον νουν μου τρώγει αυτή η τύχη·

διότι πράγματα πολλά έξω να κάμω είχον.
A όταν έκτιζαν τα τείχη πώς να μην προσέξω.

Aλλά δεν άκουσα ποτέ κρότον κτιστών ή ήχον.
Aνεπαισθήτως μ’ έκλεισαν από τον κόσμον έξω.

Κατηγορία ΠΟΙΗΣΗ | Δεν υπάρχουν σχόλια »