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Throwback Thursday: A física de uma esteira inclinada

Crédito da imagem: Wendy Dreskin em http://meanderingtuesdays.blogspot.com/2011/05/sky-trail-to-bear-valley-hike-524.html.

Correr em uma esteira inclinada é o mesmo, fisicamente, que subir uma montanha de verdade? Aqui está o que a ciência tem a dizer.

Nada vale a pena ter sido alcançado sem esforço . -Teddy Roosevelt

Um dos exercícios mais populares na academia é a esteira. E por que não seria? Esteja você correndo ou caminhando, é uma ótima maneira de aumentar sua frequência cardíaca, movimentar seu corpo e, para muitas pessoas, uma ótima maneira de queimar calorias.

Crédito da imagem: Foto por Stockbyte.

Mas se você está andando, correndo ou correndo, há uma coisa extremamente simples que você pode fazer para intensificar drasticamente seu treino: inclinar isto!

Crédito da imagem: A esteira EVO2.

Se você é um caminhante/corredor ao ar livre, você pode se perguntar se isso é realmente o equivalente a subir em vez de terreno plano, ou se há uma diferença fundamental entre as duas situações. Existem muitas diferenças fisiológicas entre caminhar ao longo de uma inclinação e em terreno plano, mas o que física tem a dizer sobre a esteira inclinada versus uma jornada de subida real?

Crédito da imagem: Running uphill — EverestMarathon.com, via blog de Richard St. John.

Vamos começar com o básico para ter uma base firme sobre o que estamos vendo: se você estiver em um terreno plano (ou em uma esteira nivelada), permanecerá no mesmo nível do campo gravitacional da Terra. A cada passo que você dá, a gravidade o puxa para o centro da Terra e, embora seus pés tenham que exercer uma força igual e oposta para cima para evitar que você afunde, não há para cima ou para baixo. movimento ; você só se move horizontalmente, ou perpendicular à força gravitacional.

Crédito da imagem: cadarços elásticos Xtenex, via http://xtenex.com/ .

Em termos de física, isso significa que você não está fazendo nenhum trabalhar . Você está trabalhando duro, é claro, e se esforçando tremendamente, mas a menos que você esteja se impulsionando a distância em a mesma direção como uma força – neste caso, a força da gravidade – você não está fazendo nenhum trabalho físico.

Mas se você andar subida , você não só precisa avançar em qualquer ritmo em que estava se movendo, você Além disso precisamos subir - um pouco a cada passo - para fora do campo gravitacional da Terra!

Crédito da imagem: NASA / Johnson Space Center / ISS, modificações feitas por mim.

O campo gravitacional da Terra também não é desleixado. Eu sou um indivíduo de 85 kg ou mais, e para mim aumentar minha elevação em apenas 5 metros (cerca de 16 pés) me custa 4.200 Joules de energia, também conhecido como uma caloria alimentar .

Crédito da imagem: Mike do The Iron You, via http://www.theironyou.com/2012/10/how-many-calories-in-one-gram-of-sugar.html .

Agora, se eu realmente me exercito, eu queimo significativamente mais de uma caloria me elevando esses 5 metros. Por que isso? As duas razões mais significativas são as seguintes:

eu sou não um motor perfeito. Isso significa que, para eu fazer 4.200 Joules de trabalho físico , eu preciso queimar cerca de três vezes mais energia alimentar para obter essa quantidade útil energia para fora. Infelizmente, nossos corpos são ineficientes dessa maneira.
Quando você se exercita e então pare , seu corpo não sabe que não há problema em seu coração desacelerar por algum tempo. Então, passar uma hora andando ladeira acima elevará minha taxa metabólica por muito mais do que uma hora!

Ahh, o poder do exercício. Mas não sou fisiologista; Eu trato em termos de trabalho físico sozinho. Então, basta olhar para o quantidade extra de energia você teria que gastar para subir uma inclinação em vez de um terreno plano, do que estamos falando?

Crédito da imagem: John McKinney do Trailmaster, via http://www.thetrailmaster.com/hike-smart/how-to/for-good-health-take-a-hike .

Vamos fazer uma tabela útil. Vamos apenas olhar para a distância total que você percorre (por exemplo, se você andar a três milhas por hora por uma hora, você percorre três milhas), colocar na inclinação e ver quanto trabalho físico extra você precisa fazer!

Crédito da imagem: eu.

Isso é tudo para uma pessoa com massa de 80 kg (cerca de 176 libras), ou um pouco mais leve do que eu. A inclinação não faz uma diferença espetacular? Em outras palavras, se você fizer uma mudança de longo prazo de andar em terreno plano (ou esteira) para andar em terreno inclinado, você devo queimar energia extra a cada passo que você dá!

Mas e a esteira? Está subindo uma esteira inclinada o mesmo como subir uma colina? Pense sobre isso por um minuto. Por um lado, você não subir mais alto em um campo gravitacional quando você está em uma esteira e, nesse sentido, é um pouco diferente de subir uma ladeira. Mas a diferença de algumas centenas (ou mesmo alguns mil ) metros faz muito pouca diferença em termos da força da gravidade que é exercida em seu corpo pela Terra.

Crédito da imagem: The Crafty Canvas Learning Library, de http://thecraftycanvas.com/library/online-learning-tools/physics-homework-helpers/incline-force-calculator-problem-solver/ .

Em ambos os casos - subindo uma colina real e subindo uma esteira inclinada - você precisa exercer um parte de sua força na direção diretamente oposta à força gravitacional da Terra para caminhar ao longo da superfície, e isso significa que você precisa fazer o trabalho contra a força da gravidade!

A única diferença entre uma esteira inclinada e um caminho reto ao longo de uma montanha inclinada é que, se você não caminhar, permanecerá parado, enquanto na esteira, será transportado para baixo como se estivesse em uma esteira rolante.

Crédito da imagem: The Frain Group, via http://www.fraingroup.com/equip_5E2125.html .

Não importa se a correia está parada, subindo ou descendo: se você está subindo nele sob o poder de suas próprias pernas, você ainda tem que fazer o trabalho com as pernas a cada passo que você dá. Cada passo funciona contra a força da gravidade, e todos os outros detalhes do problema - incluindo a velocidade da esteira, a direção do transportador ou a altitude - são irrelevantes, por Princípio da equivalência de Einstein ! Então suba uma montanha ou suba a mesma inclinação em sua esteira, não importa: o trabalho físico você faz será o mesmo!

Agora, se eu puder explicar Rogério G. movimentos de Michael Jackson Bad no vídeo.