Az örökmozgástól a nulla étrendig - PDF ingyenes letöltés
1 Az örökmozgótól a nulla étrendig A mítoszok a súlygyarapodásról és a fogyásról a fizika tesztpadján DDr. Martin Apolin GRG17 és Uni Wien/Physik-Didaktik Az ember tömege, súlya, étrendje a mítoszok és legendák birodalma. Ha a fogyásról van szó, hazugság, hogy a legerősebb rudak meghajlanak. Nem csoda, mert így óriási összegeket lehet keresni. Az energetikai törvény segítségével tudományos lábra állíthatja a témát! Az energia törvényét először Robert Mayer orvos fogalmazta meg 1842-ben. artériás vér vénás vér A trópusokon a vér könnyebb és ezért oxigénesebb, mint Európában. A kevesebb oxigénfogyasztás kevesebb energiafelhasználást jelent. Ennek oka a magasabb hőmérséklet a trópusokon. 1
2 Következtetés: Tehát a hő is egyfajta energia! C 6 H 12 O O 2 = 6 H 2 O + 6 CO 2 + energia emberi növények Ez Mayer-nek azt az ötletet adta, hogy az összes energiának általában állandónak kell lennie, ezért nem keletkezhet és nem pusztulhat el. A joule kísérleti beállítása a mechanikai energia hővé alakulásának meghatározására. A súly leesik, és egy keverőt működtet, amely súrlódással melegíti a vizet. Az energiatörvény, szemantikailag összenyomva: joule-t nem adnak hozzá vagy veszítenek el! Ez a fizika egyik legmegalapozottabb mondata. Az energia törvénye sem áll meg az embereknél. Excursus: Mi az élet? 2
3 Egy olyan rendszerben, amelyet saját maga számára hagynak, nő a rendellenesség, vagyis az entrópia! Összességében a világegyetem rendellenessége növekszik. Az entrópia fenntartását vagy az entrópia csökkenését a testben ezért kompenzálni kell az entrópia növekedésével a környezetben (a termodinamika 2. HS-je). Mi tehát az élet? Szabadon adaptálva Erwin Schrödinger 1944-ből: Az élő rendszerek felszívják a kémiai energiát és a negatív entrópiát a környezetből, és hőenergiát és entrópiát adnak ki. Röviden: az élő rendszereknek mindig hőt kell leadniuk! Az élő rendszereknek ezért is fel kell tölteniük az akkumulátorokat! Az energiamérleg 3
4 Elvileg a súlygyarapodásról és -vesztésről mindent a következőképpen lehet összefoglalni: a tömeg változatlan marad a tömeg csökken a tömeg növekszik
5 Nincs joule hozzáadva vagy elveszve! Itt jöjjön a joule! Az energia törvénye nem teljesül! Az éhező művész mítosza, akinek soha nem kell enni, azonnal megcáfolható az energiatörvény és a 2. termodinamikai törvény segítségével. Legyünk ezoterikusak! Könnyű táplálkozással lehetséges? Hogyan működik a könnyű táplálkozás? Egyáltalán nem! De tegyünk úgy, mintha működne 5
6 Nagyon nagylelkűek vagyunk és elfogadjuk a 300 W/m 2 -et. Hogyan lehet megbecsülni egy személy felületét? A Mosteller-képlet segítségével: Egy nagyon jó 70 kg-os és 170 cm-es becsült jógi testfelülete 1,8 m 2. Nagyvonalúan kerekítünk 2 m 2 -re. A test legfeljebb felét megvilágíthatja a nap, azaz 1 m 2. Ez is jó becslés, mert az embereknek is van oldalsó felülete, vagy a nap oldalról jöhet. Ideális esetben a jógi bőr 300 W-val besugározható. Tegyük fel, hogy a jógi képes fotoszintetizálni a bőrében. A tényleges hatásfok a frekvencia, a levegő hőmérsékletének és a levegő CO 2 -tartalmának függvényében változik 0,1 és 8% között. 6.
8 A bemeneti oldal Mi a bemenet? Mit eszünk? Nem! Tegyünk egy rövid topológiai kirándulást. Mi az ember topológiailag? A csésze és a tórus homeomorf egy ember számára (orrbillentyűkkel), a tórus pedig homeomorf 8
9 Tehát a bemenet nem az, amit eszünk, hanem csak az, ami a bélfalon keresztül a tóruszba jut. Van olyan gyógyszer, amely véletlenül fogalmazva szelektív zsíros hasmenést okoz. A Xenical márkanéven ismert orlisztát gátolja a zsírbontó enzimeket a gyomor-bél traktusban. A bemeneti veszteség sokkal nagyobb (akár 10% körüli). Azonban fennáll annak a veszélye, hogy felhúzza a nadrágját. Azoknak az anyagoknak az energiaértékei, amelyek fiziológiás fűtőértékkel bírnak az ember számára. Az étel fűtőértékét egy bomba kaloriméter határozza meg. Egy széndarabnak fizikai, de fiziológiai fűtőértéke nincs az ember számára. 9.
10 nemek közötti egyenlő érték A kimeneti oldali közvetlen kalorimetria klasszikus állat-kaloriméter a Lavoisier 10 szerint
11 Szubsztrát szénhidrátok Zsírfehérje Kalória-egyenérték/liter O 2 21,2 kj (5,0 kcal) 19,6 kj (4,7 kcal) 19,7 kj (4,7 kcal) közvetett kalorimetria Nők alapanyagcsere aránya [cj/nap]: kg x 90 Alapanyagcsere férfi [kj/nap]: kg x 100 Női alapanyagcsere sebesség [Y/s = W]: kg x 1,04 Alapanyagcsere férfi [Y/s = W]: kg x 1, 16 Bázikus anyagcsere arányú nők [F/m 2]: 39 Bázikus anyagcsere arányú férfiak [F/m 2]: 43 11
12 A bazális anyagcsere sebességét a Stefan-Boltzmann-törvény alapján ellenőrizhetjük: P = σ A T 4 (σ = 5, Wm -2 K -4) Ebből a célból feltételezzük, egyszerűsített formában, hogy a test fekete test. Mivel ez nem éppen az emberekre vonatkozik, a sugárzást kissé túlbecsüljük. Az eredmény tehát az alapanyagcsere sebességének felső határa. P = σ A T 4 P tot = P out - P in A testfelület átlagos hőmérsékletét 32 C-ra becsüljük. 12.
13 28 C külső hőmérséklet mellett és azzal a feltételezéssel, hogy a hő 46% -át sugárzás bocsátja ki, az eredmény nőknél 84 watt (testterület 1,6 m 2), férfiaknál 100 watt (testfelület 1,9 m 2). főleg a felszínről! Tévhit: Idős korban nehezebb lefogyni vagy könnyebben hízni. Lehet benne valami! Teljesítmény és teljes értékesítés 13
14 Hogyan jut el a bazális anyagcsere sebességétől a teljes anyagcsere sebességig? A fizikai aktivitási szint segítségével röviden PAL. Munkahelyi és szabadidős magatartás kizárólag ülő vagy fekvő tevékenység, kizárólag ülő tevékenység, kevés vagy egyáltalán nem igényes szabadidős tevékenységgel ülő tevékenység, kevés vagy egyáltalán nem igényes szabadidős tevékenységgel, főleg gyalogos vagy álló tevékenység, fizikailag megterhelő foglalkozási tevékenység PAL Példák 1,2 idős, törékeny személyek 1,4-1,5 Irodai dolgozók, precíziós mechanika 1.6-1.7 1.8-1.9 2.0-2.4 Laboratóriumi technikusok, sofőrök, hallgatók, futószalagos munkák Háziasszonyok, értékesítők, pincérek, szerelők, kézművesek Építőipari munkások, gazdák, bányászok, versenyző sportolók Nő 60 kg kj/nap kcal/nap watt GU, PAL 1, ember 80 kg kj/nap kcal/nap watt PAL GU, Hogyan jut el a PAL-hoz? Kettős címkével ellátott vízmódszerrel: 1 H 2 18 O, 2 H 1 H 16 O vagy 2 H 1 H 18 O. 14
15 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 A víz, a szén-dioxid és a szénsav dinamikus egyensúlyban van. Ezért előfordulhat, hogy egy 18 O atom, amely kezdetben a H 2O-ban volt, később a CO 2 -ben van. A jelzett oxigén ezután elvész a leheleten keresztül. CO 2 + H 2 O H 2 COO 2 COO + H 2 O Röviden: a jelzett oxigén gyorsabban veszít, mint a jelzett hidrogén. A kilélegzett CO 2 a különbségből és ebből a teljes forgalomból becsülhető meg. Elég kidolgozott, de nagyon elegáns! Ennek a módszernek a pontossága 2 és 8% között van. Tévhit: Vannak negatív energiájú ételek! Ez azt jelentené, hogy az energiának negatív előjellel kell rendelkeznie. Minél többet ettél, annál többet fogynál! Az remek lenne! 15-én
16 Természetesen a negatív energia negatív energiamérleget jelent. Vitatják, hogy vannak olyan őrült fizikai hatások, amelyekben a negatív energia szerepet játszhat, de ez nagyon spekulatív és teljesen be nem bizonyított. Tehát sajnos az egzotikus anyag nem ehető. Tehát: Vannak olyan ételek, amelyek emésztéséhez több energiára van szükség, mint amennyit tartalmaznak! Ez is hülyeség! Példa a szervezet emésztési munkával megnövekedett forgalmára. A nyilak azt az időpontot jelzik, amikor az emberek ettek. A szaggatott vonal mutatja az alapanyagcsere sebességét, a szürke terület jelöli az élelemmel kapcsolatos hőtermelést. Az emésztési veszteségek A tápanyagok és az etanol energiájának hány százaléka szükséges emésztésükhöz vagy átalakulásukhoz. Az értékeket útmutatónak kell tekinteni. 16.
17 A teljes energiamérleg egy pillanat alatt 17
18 Mítosz: Vannak emberek, akik ehetnek, amit akarnak, és még mindig nem híznak. Tapasztalataink alátámasztják ezt a mítoszt. De hogyan magyarázható az energetikai törvény keretein belül? Kérjük, vegye figyelembe: Fidgety, hiábavaló ciklusok és a fehérjék leválasztása. Például a forgalom ülve vergődve nagyobb lehet, mint amikor mozdulatlanul áll. Néhány vizsgált személy további napi forgalma legfeljebb 3350 kj (800 kcal) lehet a izgulással, azaz rendezetlen mozgásokkal. A hebegés az energikus kisállattartás része, és nagyon sok baromságot okoz. Hiábavaló ciklusok (haszontalan ciklusok) A hiábavaló ciklusok aktivitásának egyedi különbségeit a szakirodalom tartalmazza. A különbség napi 2100 kJ (500 kcal) lehet. Ez nagyon tiszteletre méltó adat, mert a napi energiafelhasználás ötödének felel meg. 18
19 Vannak még a szétkapcsoló fehérjék (UCP). A célzással, a hiábavaló ciklusokkal és a fehérjék szétkapcsolásával meg lehet magyarázni, hogy egyesek miért tudnak ennyit enni büntetlenül. Ha nem hízik, akkor az energiamérlegnek mindig kiegyensúlyozottnak kell lennie. Nézzünk meg még néhány mítoszt: csak az ételeket nézve hízok meg! vagy csak az étel szagát hízom meg! Csak napi 1000 kcal-t fogyasztok, és még mindig hízok. Az első két állítást természetesen nem komolyan kell érteni, hanem annak a metaforájának, hogy könnyebb elkezdeni. De ezt az energiamérleg összefüggésében tudnia kell igazolni. 19-én
20 mítosz: csak a zsír hízik meg. A szénhidrátok híznak. Itt minden kocka alakú étel fűtőértéke megfelel a napi szükségletnek. 20
22 És így tovább, és így tovább Nézzük meg most az energiafelhasználást a mozgás útján! Mennyit kell tennie a testének, amikor szobakerékpárja 100 W-ot mutat? 100 W? Excursus: bruttó és nettó kibocsátás! Izzó, 100 W bruttó teljesítmény 100 W nettó teljesítmény 5 W De Lorean DMC 12, 100 kw bruttó teljesítmény 350 kw nettó teljesítmény 100 kw A mindennapi életben és a technológiában a bruttó és a nettó teljesítmény vegyes. A következőkben mindig a belső teljesítményt számolják, vagyis a bruttó teljesítményt. 22-én
23 Mennyit kell tennie a testének, amikor szobakerékpárja 100 W-ot mutat? Kb. 400 W! Miért kimerítő a bőrönd tartása? Sem emelési, sem gyorsítási munkát nem végeznek. Nem sérti ez az energia törvényét? Az ATP az élőlények általános energiavalutája. Mítosz: Semmit sem változtattam az életemben, és mégis hirtelen híztam néhány kilót (2. rész). 23.
24 Egy személy (80 kg) naponta kétszer megy fel a negyedik emeletre (12 m, hatékonyság 23%). Ez körülbelül 83 kJ-nak felel meg. A kb. Kj-t elérő évben kb. 1 kg zsír lebontását jelenti. Ha hirtelen abbahagyja a járást, hízik. Kép keresése: Hol van a hiba? Az elmúlt évek szenzációs eredménye a jó kondíció egyéb kockázati tényezőkkel (dohányzás, magas koleszterinszint vagy magas vérnyomás) szembeni védőhatása. Az ilyen rizikófaktorokkal rendelkező képzett személyek halálozási aránya alacsonyabb volt, mint a képzetleneknél, akik nem rendelkeznek ezen kockázati tényezők egyikével! A fizikai inaktivitás tehát a korábban feltételezettnél még nagyobb és messze alábecsült kockázati tényezőnek tűnik (Moosburger 2004). A teljesítmény gyaloglás közben Emelési teljesítmény (nettó) P = (mgh)/t A bruttó teljesítmény eléréséhez figyelembe kell venni a hatékonyságot! Ez körülbelül 25%. A bruttó kibocsátás tehát négyszer akkora, mint a nettó kibocsátás. mgh P = 4 = 4 t mgh lépéshosszúságú gyalogos sebesség 24
25 Teljesítménykiadás [W] Férfi Nők 0 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 Sétálási sebesség [m/s] Feltételezés: A lépés hossza 70 cm. Becsüljük meg a futás közbeni teljesítmény idejét. A praktikus szabály szerint 4,2 kj-t (1 kcal) alakít át kilométerenként és testtömeg-kilogrammonként. Teljesítmény ráfordítás [W] A futás becslése A gyaloglás sebességének becslése [m/s] Férfi-nők mítosza: Napi néhány perc mozgással is rövid idő után látható sikereket érhet el. Becsüljük meg az 1 kg zsírvesztés idejét a futás példájával. Kilométerenként és testtömeg-kilogrammonként 4,2 kj-t (1 kcal) alakít át. A lefutandó kilométerek tehát a tömegtől függenek. Egy kilogramm testzsír fűtőértéke kj (7140 kcal). 25-én
Alapszabály: Ahhoz, hogy a lefutott kilométerek 1 kg-ot leadhassanak, el kell osztani a 7000-et a tömegeddel. Tehát, ha egy 70 kg-os ember naponta fut egy kilométert (5 percet) vagy 1,6 kilométert (20 percet), akkor, ha másképp nem változtatja meg az életét, csak egy kilogramm zsírt veszít el körülbelül 100 nap alatt. Mítosz: Egy hét alatt 5 kg-ot fogyhat. Mielőtt belemennénk a mítoszba, egy rövid kitérő: A test tömegösszetétele. 26-án
27 Ha fogyni akar, akkor természetesen fogyni akar. Bernhard Ludwig osztrák pszichológus és kabareművész javasolja: Adja meg mérlegét halandó ellenségének! És így folytatja: Öndiagnózishoz álljon kötelezettség nélkül egy nagy tükör elé. Ha ez nem elég, meztelenül. Ha ez nem elég, mozogjon egy kicsit. "
28 Vissza a mítoszhoz: Egy hét alatt 5 kg-ot fogyhat. Meddig kell nulla étrendet végrehajtania ahhoz, hogy 1 kg zsírt fogyjon? 1 kg testzsír fűtőértéke kj. Egy személy napi szükséglete kj körül van. 3 kg nulla étrendet kell tartania ahhoz, hogy 1 kg zsírt fogyjon. Egy hét alatt tehát csak valamivel több, mint 2 kg lehet kezelni, nulla étrend mellett is. A többi víz vagy rosszabb esetben izomtömeg. Ergo: Egy hét alatt talán 5 kg-ot fogyhat le, de 5 kg zsírt nem! De ez még rosszabbá válik: A becslés csak egy tejeslány számítás volt, mert a nulla étrend csökkenti az alapanyagcserét és ezáltal a teljes anyagcserét. Ez viszont a jól ismert jo-jo effektushoz vezet. 28.
29 Az összes legnagyobb mítosz: A zsírvesztéshez edzened kell. A zsírégető mítosz a legkitartóbb, legelterjedtebb és legnagyobb mítosz. Felszámolhatatlan és teljesen logikusan hangzik - a zsírvesztés csak a zsíranyagcserén keresztül valósul meg. Igaz, hogy az alacsonyabb intenzitás általában a zsírokat bontja le, a nagyobb intenzitású pedig a szénhidrátokat. De a mítosz még mindig téves. A leleplezéshez csak néhány lépést kell visszalépnünk.A fogyáshoz negatív energiamérlegre van szükségünk. Ki. Hogy ez hogyan jön létre, lényegtelen. Nem számít, milyen gyorsan fut, és hány részre osztja fel az útvonalat! 29.
30 Részletesen: minél több szénhidrát ég az izmok edzés közben, annál kevésbé égnek utána. A szükséges energia egyszerűen a zsírlerakódásokból származik. És ezért is fogyhat, ha edzés közben szénhidrát anyagcserében van. Ebben az esetben a zsír főként edzés után ég meg. A mítosz Egyébként ez egy kettős mítosz. Legalább ½ órát kell futnia ahhoz, hogy bekerüljön a zsíranyagcserébe, és így lefogy. Ismét: Nem számít, milyen gyorsan fut, és hány részre osztja fel az útvonalat! Nyugalmi állapotban körülbelül 90% zsíranyagcserét folytat! 30-án
31 A testtömeg-index fizikailag értelmezve A BMI-t tömegként definiáljuk (magasság méterben) 2. A BMI egysége ezért kg/m 2. Gondolt már arra, mi a BMI és furcsa egysége? kellene? Mítosz: Két különböző magasságú, de azonos termetű ember BMI-je megegyezik. De egy nagyon egyszerű geometriai megfontolásból meg lehet mutatni, hogy ez nem lehet igaz. Általános oka annak, hogy a BMI arányos a magassággal (h): BMI = kg/m 2
h a) könyök; b) Ellen 10% -kal megnagyobbodott izometrikusan. Mivel a négyzet feletti magasság is 10% -kal nő, a BMI is 10% -kal nő. 31
Tömeg növekedés kb. 25% -kal + = Köszönjük a figyelmet! 32