Kurze Nachhilfe Kalorienverbrauch

Wissenschaft Physik
#1

Hi zusammen!

Wie könnte man halbwegs realistisch den Kalorienverbrauch beim Bergsteigen überschlagen?
Angenommen, der Bersteiger wiegt mit Gepäck einfach zu rechnende 100kg und überwindet 1000 Höhenmeter.
Mein Physikunterricht ist schon ein wenig her…

Arbeit = Kraft * Weg
100N* 1000m=
= 100.000 Nm

1J = 1Nm, also 100kJ
wenn ich das in kcal umrechne, komme ich (alsodieser Rechner) auf 24kcal
Das scheint mir ein wenig unrealistisch zu sein… Kalorienrechner im Netz geben 1h Bergsteigen mit 600 kcal/h an - die Höhendifferenz lassen die unberücksichtigt. Dafür verbraucht ein Mann in der gleichen Zeit/gleiche Größe/gleiches Gewicht mehr Kalorien dabei als eine Frau? (ist wohl eher eine Frage fürs Bio-Brett)

Ist Gehen so ineffektiv? Hab ich mich verrechnet oder schon grundsätzlich falsch gedacht?

Was spielt dabei noch eine Rolle? Die Geschwindigkeit müsste ja fast egal sein - wenn er langsamer geht, braucht er dafür ja länger.

Für erhellende Gedanken zum Thema: Danke
kernig

#2

Hallo

Ist Gehen so ineffektiv? Hab ich mich verrechnet oder schon
grundsätzlich falsch gedacht?

Rechne nach deiner Formel doch mal aus, wie viel Kalorien verbraucht werden, wenn man das Gepäck 50 Km auf der Ebene trägt und vergleich mit deiner Erfahrung, dann kannst du die Werte einschätzen. :smile:

Der Grundumsatz um den Körper funktions-/bewegungsfähig zu halten ist recht groß…

Grüße,
.L

#3

Hallo,

Arbeit = Kraft * Weg
100N* 1000m=
= 100.000 Nm

1J = 1Nm, also 100kJ
wenn ich das in kcal umrechne, komme ich (alsodieser Rechner)
auf 24kcal
Das scheint mir ein wenig unrealistisch zu sein…

in der Tat, was nicht zuletzt daran geht, daß das der Wert für ein linear nach oben befördertes Gewicht ist, d.h. ohne jeden Wärmeverlust (d.h. Reibung inkl. Erzeugung von Wärme durch die Muskeln), ohne Auf- und Abwippen beim Gehen usw.

Was spielt dabei noch eine Rolle? Die Geschwindigkeit müsste
ja fast egal sein - wenn er langsamer geht, braucht er dafür
ja länger.

Arbeit pro Zeit wäre Leistung - ganz andere Baustelle.

Gruß
C.

#4

Hallo,

Der Grundumsatz um den Körper funktions-/bewegungsfähig zu
halten ist recht groß…

wobei der Grundumsatz in den Kalorientabellen, die den „Verbrauch“ je Aktivität angeben, außen vor ist, d.h. der Grundumsatz kommt noch zusätzlich oben drauf.

Die erhebliche Differenz zur berechneten Größe kommt m.E. vor allem daher, daß der Mensch einfach ineffizienter ist als ein Flaschenzug oder eine schiefe Ebene mit einer Reibung von null.

Gruß
C.

#5

Grundumsatz
Hi!

Der Grundumsatz um den Körper funktions-/bewegungsfähig zu
halten ist recht groß…

wobei der Grundumsatz in den Kalorientabellen, die den
„Verbrauch“ je Aktivität angeben, außen vor ist, d.h. der
Grundumsatz kommt noch zusätzlich oben drauf.

Ehrlich? Also ich hab wirklich keine Ahnung. Die Angaben in den Tabellen sind zusätzlich zum Grundumsatz zu sehen?

Die erhebliche Differenz zur berechneten Größe kommt m.E. vor
allem daher, daß der Mensch einfach ineffizienter ist als ein
Flaschenzug oder eine schiefe Ebene mit einer Reibung von
null.

Flaschenzug :smile: Was für Assoziationen

Grüße
kernig

#6

Hallo,

wobei der Grundumsatz in den Kalorientabellen, die den
„Verbrauch“ je Aktivität angeben, außen vor ist, d.h. der
Grundumsatz kommt noch zusätzlich oben drauf.

Ehrlich? Also ich hab wirklich keine Ahnung. Die Angaben in
den Tabellen sind zusätzlich zum Grundumsatz zu sehen?

irgendwie ging da das Wort „oftmals“ verloren. Es hängt natürlich von der Tabelle ab; das Problem ist nur, daß bei vielen Tabellen, die man online findet, der Erläuterungsteil fehlt.

Gruß
C.

#7

Hi !

Angenommen, der Bersteiger wiegt mit Gepäck einfach zu
rechnende 100kg und überwindet 1000 Höhenmeter.
Mein Physikunterricht ist schon ein wenig her…

Arbeit = Kraft * Weg
100N* 1000m=

Du darfst nicht Masse mit Kraft gleich setzen.
Die Masse beträgt 100kg, aber die Gewichtskraft beträgt
FG = m * g = 100kg * 9,81m/s^2 = 981 N

= 100.000 Nm

= ca. 1000000 Nm

1J = 1Nm, also 100kJ
wenn ich das in kcal umrechne, komme ich (also dieser Rechner)
auf 24kcal

ca. 240kcal

Dafür verbraucht ein Mann in der gleichen Zeit/gleiche
Größe/gleiches Gewicht mehr Kalorien dabei als eine Frau? (ist
wohl eher eine Frage fürs Bio-Brett)

Das liegt an der i.d.R. höheren Muskelmasse der Männer.

Gruß
Pontius

#8

Arbeit = Kraft * Weg
100N* 1000m=

Du darfst nicht Masse mit Kraft gleich setzen.
Die Masse beträgt 100kg, aber die Gewichtskraft beträgt
FG = m * g = 100kg * 9,81m/s^2 = 981 N

Ah, ich hatte das mit g multipliziert. Nur mal wieder Nullen vertan :smile:
Damit klingt das ein bißchen realistischer. immerhin.

ca. 240kcal

Dafür verbraucht ein Mann in der gleichen Zeit/gleiche
Größe/gleiches Gewicht mehr Kalorien dabei als eine Frau? (ist
wohl eher eine Frage fürs Bio-Brett)

Das liegt an der i.d.R. höheren Muskelmasse der Männer.

Hm, der Umstand ist mir zwar bekannt, aber das versteh ich an der Stelle nicht.

Wenn ein Mann ein Gewicht von 10kg anhebt, braucht er dann mehr Energie als eine Frau?

Grüße
kernig

#9

Hallo,

Wenn ein Mann ein Gewicht von 10kg anhebt, braucht er dann mehr Energie als eine Frau?

Nein. Aber mehr Muskelmasse bedeutet einen höheren Grundumsatz.

Barbara

#10

Ja aber
Hi!
Ja, aber :smile:

Wir haben doch gerade gelernt, dass der Grundumsatz bei diesen Kalorien-Verbrauchstabellen sowieso noch dazu kommt…

Nein. Aber mehr Muskelmasse bedeutet einen höheren
Grundumsatz.

Grüße
kernig

#11

Hm?!

Dann bewegt ein Mann halt mehr energieverbrauchende Muskelmasse beim Heben, Tragen, Gehen. Es ist ja wohl ein Unterschied, ob ein Hänfling eine Tasche vom Boden hochhebt oder ein Fleischgebirge wie Chuck Norris.

Barbara

#12

Moin,

oder ein Fleischgebirge wie Chuck Norris.

Fleischgebirge?

Da kenne ich andere!

Gandalf

#13

Danke, den meinte ich auch, den Arnold. Da ist mir eine zerebrale Fehlleistung passiert.

#14

‚physikalischer‘ Energieverbrauch und der Mensch.
Moin kernig,

leider hast du ja Lutz’ Gag nicht weiter verfolgt. Hast du das denn man ausgerechnet? Du kannst auch mal überlegen, wie viel „physikalische“ Energie es „verbraucht“ einen 20kg-Rucksack 10h lang im Stehen auf dem Rücken zu tragen.
Ich kann’s dir sagen: gar keine. Da die Geschwindigkeit in alle Richtungen zu jeder Zeit Null ist, ist auch die kinetische Energie Null.
Die Höhe über Grund verändert sich auch nicht, also wird auch keine Lageenergie „verbraucht“.

Folglich des o.g., ist die Masse des Rucksacks völlig gleichgültig. Einen 50kg-Rucksack wird man also ebenso lange tragen können wie einen zu 5kg.

Merkste was? :wink:

Du kannst den menschlichen Energieverbrauch nicht dadurch bestimmen indem du die Energieaufnahme der Massen (inkl des eigenen Körpergewichts) her nimmst. Biologie ist schwieriger. Es wird im Körper nicht nur unglaublich viel „Verlustwärme“ produziert, es kostet auch sehr viel Energie die passenden Energie bereit zu stellen. Ich glaub so 30% der Nahrungsenergie geht allein schon für die Zugänglichmachung der Energie drauf. Dann muss Nahrung in Fett umgewandelt werden und bei bedarf wieder zurück. Usw… :smile:

VG
J~

#15

Berg, nicht Ebene
Moin!

leider hast du ja Lutz’ Gag nicht weiter verfolgt.

Warum soll ich den verfolgen? :wink:

Die Höhe über Grund verändert sich auch nicht, also wird auch
keine Lageenergie „verbraucht“.

Naja, ich sprach von 1000m Höhenunterschied.

Du kannst den menschlichen Energieverbrauch nicht dadurch
bestimmen indem du die Energieaufnahme der Massen (inkl des
eigenen Körpergewichts) her nimmst.

Bei der Änderung der Höhe über Null eben schon. Und die kalorientabellen (also die ausführlicheren zumindest) fragen ja immer das Körpergewicht (Alter und Geschlecht) ab…

Biologie ist schwieriger.

Das ahnte ich schon :wink:

Es wird im Körper nicht nur unglaublich viel „Verlustwärme“
produziert,

Das widerum kann ich bestätigen nach dem letzten Wochenende…

es kostet auch sehr viel Energie die passenden
Energie bereit zu stellen. Ich glaub so 30% der
Nahrungsenergie geht allein schon für die Zugänglichmachung
der Energie drauf. Dann muss Nahrung in Fett umgewandelt
werden und bei bedarf wieder zurück. Usw… :smile:

Nunja, ich denke, dass die Fettverbrennung dabei nicht die größte Rolle spielt, eher die Kohlehydrate. Dem Muskelkater nach zu urteilen zu einem großen Teil auch die Milchsäuregärung :smile:

Grüße
kernig
*es waren nicht 1000m, sondern über 1500…*

#16

Hi,

Die Höhe über Grund verändert sich auch nicht, also wird auch
keine Lageenergie „verbraucht“.

Naja, ich sprach von 1000m Höhenunterschied.

grummel. Was ich damit sagen wollte: die physikalische Energieaufnahme der Masse in Form von Lageenergie ist bedeutend niedriger, als die vom Menschen dafür benötigte. Im Extremfallfall 0m Höhenunterschied ist das am deutlichsten, aber das gilt na klar für jegliche Anhebung.

Du kannst den menschlichen Energieverbrauch nicht dadurch
bestimmen indem du die Energieaufnahme der Massen (inkl des
eigenen Körpergewichts) her nimmst.

Bei der Änderung der Höhe über Null eben schon.

Nein. Du hast zwar deine Körper- plus Gepäckmasse auf eine bestimmte Höhe gebracht, ihnen also Lageenergie zugeführt. Aber das was nicht alle Energie die dein Körper liefern musste. Du hast die Massen während deiner Körperbewegung auch laufend beschleunigt, ihnen also kinetische Energie zugefügt: dein Köper macht mit jedem Schritt Auf- und abbewegungen soviel eine Vorwärtsgeschwindigkeit bzw - verzögerung.
Außerdem ist dein Körper nicht punktförmig, du hast die Massen deiner Beine und Arme noch viel mehr beschleunigt und verzögert als deinen Schwerpunkt. Auch das kostet Energie. Ja auch das Verzögern. Der menschliche Körper hat keine Bremsenergierückgewinnung und wird schwerer beim abbremsen :wink:

Und die
kalorientabellen (also die ausführlicheren zumindest) fragen
ja immer das Körpergewicht (Alter und Geschlecht) ab…

Vermutlich ist der Energieverbrauch anhand von Alter und Geschlecht exemplarisch und empirisch ermittelt bzw abgeschätzt worden. Zwischenwerte sind dann sicher interpoliert. Biologie ist keine Mathematik. Ob der reale Energievebrauch der fiktiven Testperson nun 387kcal oder 412kcal ist doch völlig irrelevant. Deine persönliche könnte auch 350kcal oder 500 betragen haben.

Nunja, ich denke, dass die Fettverbrennung dabei nicht die
größte Rolle spielt, eher die Kohlehydrate.

Mag sein. Details :wink:

*es waren nicht 1000m, sondern über 1500…*

stolze Leistung :smile:
Um das „rein physikalisch“ auszugleichen darfst du dir bei einem Körper- plus Rücksackgewicht von 80kg etwa gut einen Landjäger genehmigen :wink: (*)

VG
J~

*) Epot=m * g * h = 80kg * 9,81m/s^2 * 1500m =1177 kJ = 281 (kcal)

#17

Arbeit = Kraft * Weg
100N* 1000m=

Du darfst nicht Masse mit Kraft gleich setzen.
Die Masse beträgt 100kg, aber die Gewichtskraft beträgt
FG = m * g = 100kg * 9,81m/s^2 = 981 N

Ah, ich hatte das mit g multipliziert. Nur mal wieder Nullen
vertan :smile:

Damit klingt das ein bißchen realistischer. immerhin.

ca. 240kcal

Die mit dieser Formel ermittelte erforderliche Hubarbeit ist aber trotzdem noch viel geringer, als die Werte der Kalorienverbrauchsrechner, weil u.a. der Wirkungsgrad der menschlichen Muskeln nicht 100%, sondern vielleicht nur 20-30% beträgt.

Dafür verbraucht ein Mann in der gleichen Zeit/gleiche
Größe/gleiches Gewicht mehr Kalorien dabei als eine Frau? (ist
wohl eher eine Frage fürs Bio-Brett)

Das liegt an der i.d.R. höheren Muskelmasse der Männer.

Hm, der Umstand ist mir zwar bekannt, aber das versteh ich an
der Stelle nicht.

Wenn ein Mann ein Gewicht von 10kg anhebt, braucht er dann
mehr Energie als eine Frau?

Weil bereits schon im Ruhezustand Muskelmasse mehr Energie umsetzt, als z.B. die gleiche Masse Fettgewebe, ist das natürlich auch so, wenn man sich bewegt.

Gruß
Pontius