Ich versuche, eine Formel aufzustellen, welche die Arbeit beschreibt, die ein Muskel leisten muss. Es geht konkret um Ergometrie, also die Messung der Leistung mit Testfahrrädern beim Arzt. Bei einem routinemäßigen Herztest (bei dem kein Problem entdeckt wurde :-)) wurde stufenweise um jeweils angeblich 25W gesteigert und die Herzfrequenz gemessen. Das Gerät zeigt die Leistung an, die man abgibt. Ich habe nun versucht, nachzurechnen, wie die Leistung zustande kommt, komme aber irgendwie nicht hin. Drehzahl x Drehmoment würde noch stimmen, nehme Ich an, wobei Ich nicht genau weiß, mit welcher Kraft Ich jeweils reingetreten habe. Da glaube Ich jetzt mal der Maschine. Das Problem sind aber die Verluste und damit der Wirkungsgrad, weil die Beinmassen bewegt werden müssen und es bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten anderen Ergebnisse geben dürfte. Wie berechne Ich das, was in die Beschleunigung der Beine geht? Das müsste eigentlich quadratisch mit der Bewegungsfrequenz gehen, oder? Sowohl Oberschenkel als auch Unterschenkel bewegen sich im Schwerpunkt sinusförmig und die 2. Ableitung (Beschleunigung nach Ortskoordinate) bringt dann die Frequenz im Quadrat. Recherche ergab Oberschenkel beim Mann 12Kg, Unterschenkel 5Kg, Druchmesser = ca 32cm, damit Bewegungsamplitude des Schwerpunktes etwa 8cm. Ich habe einfach die beiden Bewegungen in Sinus und Cosinus aufgetrennt. Sieht da jemand einen Denkfehler? Der Oberschenkel wäre damit 12Kg x 8cm x sin (wt) und der Unterschenkel 5Kg x 8cm x cos (wt). Omega (w) sind 2 PI f und bei 60 UPM also ungefähr 6. Für die Geschwindigkeit hätte Ich damit 8cm x 6 x sin und die Beschleunigung 8cm x 6 x 6. Zusammen komme Ich für OS/US auf 34N/17N an Kraft und 0,5m/s und somit 17W/8W. Kommt das hin oder muss da noch das Integral / Flächeninhalt vom Sinus (PI) rein wegen der Mittelung?
Angehängte Dateien:
-
schenkel.gif
6 KB
Tech N. schrieb: > Wie berechne Ich das, > was in die Beschleunigung der Beine geht? Garnicht. Erstens spielt es bei der Angabe "Ergometer, 100W" keine Rolle, welche Verluste Du bei Dir hast, der Vergleich sind diese 100W an der Kurbel, Zweitens gibt es zumindest die Theoretische Chance, dass diese Bewegung ohne Verluste Möglich ist, also "keine" Leistung benötigt. Zumindest keine (zusätzlich zu den 100W des Ergometers), die aus dem Bewegungsablauf resultiert.
Falscher Ansatz! Gemessen wird nur die abgegebene bzw. vom Ergometer aufgenommene Leistung. Was das Herz leistet wird nicht gemessen.
Langsam, die Herzleistung ist nochmal was anderes. Die wird über den Sauerstoff gemessen. Es geht jetzt aber erst um die Berechnung der Abgabeleistung + Verluste. Die Abgabeleistung habe Ich ja, nämlich das, was an der Kurbelachse ankommt. Das ist Drehzahl x Drehmoment und wird angezeigt. Die Verluste in den Beinen und Armen und Oberkörper, gehen nicht in die Achse, produzieren aber auch Energiebedarf. Das ist mir klar. Was Ich zuerst aber mal haben möchte, ist die Abschätzung, was man durch die Beine verliert. Mit mehr Tempo müsste das mehr sein. Auch schwerere Beine sollten grössere Verluste haben. @Achim: Das habe Ich mir auch überlegt, dass die Beschleunigung der Masse wieder ins Pedal geht, weil das Bein gebremst wird und man den Schwung nutzt. Aber beim gleichmässigen Treten (konstant rund) müsste das minial und damit optimal sein, denke Ich. Also "Reinstapfen" sollte nicht gut sein. Was wäre denn, wenn man gar keinen Gegendruck durch das Pedal hat? Stimmt die Rechnung dann? Oder kann man sagen, daß die Pedale die Beine automatisch bewegen, wenn sie Schwung haben und nur die Verluste steigen?
Wir hatten doch bereits so einen Ergometer-Thread, meine Ich. Da wurde Ähnliches diskutiert. Die Berechnung von Muskelverlusten ist alles andere, als trivial: Richtig ist, dass ein Teil der Beschleunigung der Beine indirekt in die Pedalkraft über geht und das, was dadurch nicht abgefangen wird, also zur Beschleunigung des Systems beiträgt, durch die Umlenkwirkung der Kurbeln in eine Kreisbewegung geformt wird. Das ist aber nicht so, wie bei einem Motor und seinen Pleuelstangen und Kolben, weil die Beine nicht starr sind. Deshalb werden da große Verluste produziert. Wieviel das ausmacht, hängt von der Kraft im Sprunggelenk ab: So, wie viele Leute radfahren, nämlich mit sich negativ durchdrückenden Waden, geht ein Großteil dieser dynamischen Energie ins Nichts. Eine saubere Trittbewegung arbeitet aber konstruktiv, d.h das Sprunggelenk bewegt sich positiv und der Fuss addiert den Weg. Dies ist deshalb gut, weil damit die Beine weniger Weg machen müssen. Das wiederum ist insbesondere bei geringen Belastungen effektiv, weil damit die Verluste sinken. Bei hohem Pedaldruck ist das dann nicht mehr aufrecht zu erhalten und der Fuss wird starrer bis hin zu der negativen Bewegung oben bei Maximalbelastungen. Generell ist die Vorstellung der steigenden Verluste mit hohen Trittfrequenzen also richtig, d.h, je höher die Drehzahl desto höher auch die (möglichen) Verluste. Was dabei in erster Linie wirkt, ist die passive Masse, also das Fett und die nicht (oder unvollständig) komprimierte Muskelmasse. Die nimmt Beschleunigung auf auf "wackelt" es in Wärme um. Es ist daher bei geringen Belastungen mit wenig Druck, sehr viel Muskelmasse mit wachsenden Verlusten zu rechnen.
Noch ein paar weitere Anregungen zur Berechnung von Verlusten und der "optimalen" Trittfrequenz: Es gibt in der Literatur zahlreiche Ansätze, solche Verluste zu berechnen und zu optimieren und die optimalen Sitzpositionen zu finden und eben auch die Drehzahl zu perfektionieren. Das Ganze krankt aber an der Unzahl an Parametern und vor allem den beteiligenten Muskelgruppen, deren Dehnung und Spannung, der individuellen Viskosität und der Zusammensetzung im Bezug auf das Verhältnis von weissen und roten Muskelfasern. Was aus den mir bekannten Rechnung herauskommt, ist auch oft deshalb nicht real, weil es bestimmte Effekte unterschlägt. Auch wenn geringe Drehzahlen weniger Verluste machen, wird im Radrennsport trotzdem mit hohen Drehzahlen gefahren, weil die Übertragung der Leistung bei -> "hoher Kadenz" weniger Druck erfordert und mit weniger Druck gibt es einerseits nicht nur weniger Verluste durch das negativ bewegte Sprunggelenk und damit auch weniger Ermüdung und Schmerz. Vor allem kann man nur so unterhalb des maximalen Dauerdrehmomentes bleiben, das durch die maximale Muskelspannung definiert ist. Bei Ausdauerleistungen kann man ja nur das Treten, was permanent an Sauerstoff nachgeliefert wird und mit zunehmendem Druck werden die Kapillaren abgeschnürt und der Blutstrom begrenzt. Irgendwann wird trotz maximalen Herzminutenvolumens nicht mehr genug Blutdruck erzeugt. Dieser Effekt ist auch der Grund, warum man mit Rennpedalen, bei denen die Füße eingeklickt sind, grundsätzlich mehr Dauerleistung übertragen kann. Die Beine (Oberschenkel wie Unterschenkel) agieren dann auch in der jeweiligen Zugphase. War das bei Deinem Ergometer der Fall? Sobald man mit normalen Pedalen nicht nur nach unten drücken- sondern den Fuss kreisrund führen will, braucht es Anpressdruck am Pedal, also immer einen Offset, der auch Verluste macht. Auf klassischen Ergometern beim Hausarzt, wie sie beim Conconi-Test verwendet werden, leisten Radsportler deutlich weniger, als auf den Spiroergometrie-Systemen der spezialisierten Sportärzte, wo sie optimal sitzen. Da spielen auch die Ermüdung, das subjektive Schmerzempfinden und (meine Überlegung!) die "Massagewirkung" des Muskeln eine Rolle, die genau durch das ineffiziente Wackeln teilbelasteter Muskeln entsteht.
Tech N. schrieb: > Die Verluste in den Beinen und Armen und Oberkörper, gehen nicht in die > Achse, produzieren aber auch Energiebedarf. Das ist mir klar. Den dürftest Du deutlich unterschätzen. Ein Heitungsbauer rechnet mit 250-300W Wärme pro Person in ruhiger Umgebung (Büro), wenn z.B. Heizung oder Klima berechnet wird. Damit kannste Deine paar 10W mechanischen Verluste in den Skat drücken, zumindest aus medizinischer Sicht. Schau Dir mal das Ergometer Video von Thunderf00t auf youtube an. Dort hat er sich mal mit 'ner Wärmebild Kamera aufgenommen - das Wärmemanagement vom menschlichen Körper ist recht komplex.
Jim M. schrieb: > Ein Heitungsbauer rechnet mit > 250-300W Wärme pro Person in ruhiger Umgebung (Büro), wenn z.B. Heizung > oder Klima berechnet wird. Das mag sein, aber das war nicht Gegenstand der Frage. Außerdem sind die so oder so der Fall und gehören nicht in die Rechnung der Leistung. > Damit kannste Deine paar 10W mechanischen Verluste in den Skat drücken, Ich denke, dass das mehr ist. Nur so ist die Wärmeentwicklung beim Sport zu erklären. Es reicht z.B. nur 100 Watt ins Ergometer zu drücken, um binnen wenigen Minuten zu überhitzen. Die Körpertemperatur steigt in einem Maß an, das auf mindestens 500W Wärme schließen lässt. Die Verluste müssen also größer sein, als das was man so normal verbraucht.
Diese Vorgehensweise ist doch schlicht unbrauchbar. Bevor solche Berechnungen angestellt werden macht man erst einmal aussagekräftige, reproduzierbare Laborversuche. Anschließend kann man versuchen bestimmte Theorien aufzustellen. Den Wirkungsgrad anschließend zu berechnen ist dann Pillepalle.
Esmeralda P. schrieb: > Bevor solche Berechnungen angestellt werden macht man erst einmal > aussagekräftige, reproduzierbare Laborversuche Wie würdest Du diese Laborversuche ansetzen?
Jim M. schrieb: > Ein Heitungsbauer rechnet mit > 250-300W Wärme pro Person in ruhiger Umgebung (Büro), wenn z.B. Heizung > oder Klima berechnet wird. Das finde Ich aber etwas übertrieben. Für normale Personen durchschnittlichen Gewichts und wenig Aktivität nimmt man im Allgemeinen etwa 2000kcal an täglichem Energiebedarf an. Das sind gerade 100W bei vollständiger Umsetzung in Wärme. Auch für körperlich aktive Personen wie Bauarbeiter werden nicht mehr als 3500kcal angegeben. Das wären 170W im Schnitt. Vielleicht hat der Heizungsmann ja noch einen PC mitgerechnet :-) Ich rechne normalerweise mit 150W Wärmeentwicklung für eine sportliche Person mit Muskelmasse, die gerade aktiv ist, zzgl. der mechanischen Belastung. Fürs Radfahren kann man da Wirkungsgrade zwischen 20% und 30% annehmen - all inklusive. Während der Belastung sind da z.B. auch jeweils bis zu 100W für die Atmung und das Herz an Arbeitsleistung mit drin. Als Beispiel die typischen Werte eines Radrennfahrers auf der Alleinfahrt bei Tempo 40+ mit 375W, 100er Trittfrequenz und 20KG mittlerem Pedaldruck. Hat einen Gesamtleistungsbedarf (inklusive Arme, Herz und Atmung) von 1450W. Davon grob 3/4 direkte Wärme an die Umgebung und 1/4 ins Fahrrad (also die Reifenrollreibung und die Luftwirbel). Energiebedarf je Stunde: 1250kcal. Leistungswerte über den Tag bei 6h und Leistungsmittel bei 70%: 5000kcal zusätzlich zu seinem Grundumsatz. Tech N. schrieb: > Es reicht z.B. nur 100 Watt ins Ergometer zu drücken, um binnen wenigen > Minuten zu überhitzen. Die Körpertemperatur steigt in einem Maß an, das > auf mindestens 500W Wärme schließen lässt. Auch hier hilft etwas Gegenrechnen: Angenommene 100W machen bei 25% Wirkungsgrad 300W Wärme. Die erwärmen 75kG Mensch binnen 1 Minute um ein halbes Grad, danach setzt aber schon die Gegenregelung des Körpers ein, um über das aussen fließense Blut passiv zu kühlen. Später kommt noch Schwitzen dazu. Das ist sehr schwer zu messen und rückzurechnen. Generell ist die Wärmeentwicklung nur ungeneu auf den Grundumsatz umzulegen, da hier viel Regelreserve besteht. D.h einfach im kalten Fahren, um mehr zu verbrauchen klappt z.B. erstmal nicht. Zudem ist die Messung über Sauerstoff und Enerieaufnahme auch nicht ganz einfach, weil im Körper und den Muskeln sehr viel Glykogen und Sauerstoff gespeichert werden kann, die nach einer Belastung langsam wieder aufgebaut werden können. Da dies ebenso Energie kostet und unwirtschaftlich ist, kann es sein, dass Ausdauersportler nach dem Wettkampf lange nachbrennen und weiter Energie verzehren. Radprofis, die über mehrere Tage 6h Rennen fahren, brauchen daher in den ersten Tagen täglich mehr Energie, bis hin zu 10.000kcal täglich. Das hier war übrigens der Fahrrad-thread, den Ich oben gemeint hatte: Beitrag "Diagnose- und Steuergerät für Trainingsgerät"
Tech N. schrieb: > Ich versuche, eine Formel aufzustellen, welche die Arbeit beschreibt, > die ein Muskel leisten muss. Integral der Kraft dF/ds über den Weg? Dabei Winkel und Kraft berücksichtigen. Dann hättest Du schon einmal die Arbeit. Der Muskelwirkungsgrad gemäß Wikipedia ist 40%. Aber dem Wert kann man nicht entnehmen, ob da schon die Effizienz der Bewegung mit einbezogen ist. Wahrscheinlich nicht. Schwierig wird es mit der Haltarbeit. Die ist bewegungstechnisch nicht vorhanden, aber man weiß ja, dass etwas Halten auch Kraft und Energie kostet. Wahrscheinlich ist der Wirkungsgrad schlecht.
Die Winkelbetrachtung ist für die Ermittlung der Arbeit nicht ganz so entscheidend, weil die differenzielle Änderung, die Kraft dF in die eine - und den Weg ds in die andere Richtung ändert. Wenn sich der Winkel "verbessert", dann steigt die Geschwindigkeit und sinkt gleichzeitig der Kraftbedarf. Das Produkt bleibt dann zwar nicht exakt konstant und muss integriert werden, allerdings kommt man bei fast allen Bewegungen auf Teilkreisauschnitte heraus und oft sind es immer ähnliche Winkelbereiche. Bei dem letztlichen Wirkungsgrad ist entscheidender, wie Muskeln bei der einzelnen Bewegung zusammenarbeiten und wie man sie einsetzt, welche also noch indirekt mitwirken. Beim Latzug / Klimmzug z.B. kann man komplett aus dem Rücken heraus- theoretisch ohne Bizeps arbeiten. Man kann die Muskeln aber auch "parallel schalten". Dann muss der Bizeps mehr tun und kann den Rücken entlasten. Das macht einen Unterschied, je nachdem, wie sich das Kräfteverhältnis während der Bewegung verschiebt. Das merkt man an Seilzugstationen, wo man nur nach unten arbeiten kann. Bei seriell verschalteten Muskeln, wie z.B. beim Bizeps-Curls oder Seitarmzug, müssen Schultern und Rücken statische Arbeit leisten und oft kommt noch hinzu, dass man zusätzliche Griffkraft aufbringen muss, die ebenfalls "Arbeit" macht. Wie schon erwähnt, kostet diese statische Haltearbeit auch Energie und zwar hauptsächlich deshalb, weil sie gar nicht statisch ist: Die Muskeln zittern beim Halten mit einigen Hertz, wodurch praktisch immer etwas beschleunigt und teilweise sogar gebremst wird. Diese gesamte Energie wird im Muskel vernichtet. Diese ist einer dynamischen Kraft / Energie überlagert und bedeutet letztlich einen Verlust der möglichen Maximalkraft. Indirekt ist der Effekt dafür verantwortlich, daß man bei negativer Bewegung mehr halten / kontrollieren kann, als man bei positiver Bewegung zieht. Im Groben kann man mit einem Fünftel Anteil rechnen (kein Literaturwert, eigene Beobachtung) d.h. das Pro der Negativbewegung wäre (1 + 0,2) / ( 1- 0,2) = 6/4. Man hält bis zu 50% mehr, als man zieht. Möglicherweise ist das auch der Grund, warum isometrisches Training effektiver ist / sein soll: Man kann höhere Massen halten. Allerdings muss man das nach meiner Beobachtung auch tun. Isometrisches Training mit gleichen Massen ist weniger effektiv (n.m.E.).
Esmeralda P. schrieb: > Nichts geht über den runden Tritt! Es müsste eigentlich ziemlich egal sein, ob man die Kraft über den kompletten Kreis oder nur nur teilweise erbringt. Das dürfte wie beim Automotor eine Drehmomentschwankung geben, die das träge System wegglättet. Natürlich sollte man immer senkrecht zum Pedal treten. Das halte Ich aber praktisch nicht für möglich. Das Bein kann ja eigentlich nur hoch und runter. Es kommt also ein Sinus heraus.
Angehängte Dateien:
-
muskel.png
1,5 KB
ich hab noch einen zum obendrauf setzen: die arbeit die ein körper leisten muss um in einem tretlager "100W" zu erzeugen ist auch noch abhängig davon, wie die muskeln am skelett verwachsen sind. was man reinstecken muss um x raus zu bekommen ist also von vielen faktoren abhängig, und gar nicht trivial. wohl am besten noch über den sauerstoffverbrauch zu ermitteln, wobei untrainierte personen mit schlechterer muskelversorgung da durch bildung von milchsäure auch noch "schummeln" können.
c.m. schrieb: > die arbeit die ein körper leisten muss um in einem tretlager "100W" zu > erzeugen ist auch noch abhängig davon, wie die muskeln am skelett > verwachsen sind. Das sehe Ich aber anders, weil wenn der Hebelarm länger ist, wird die Kraft kleiner und der Weg länger, bleibt sich also egal. Die andere Sache mit der Bewegungsgeschwindigkeit ist mir plausibler, weil je mehr Masse hin und her bewegt wird, desto mehr wird in Wärme umgesetzt. Fett z.B. ist unproduktive Masse, die nur die Trägheit erhöht und auch die Verluste.
Mr. C schrieb: > c.m. schrieb: >> die arbeit die ein körper leisten muss um in einem tretlager "100W" zu >> erzeugen ist auch noch abhängig davon, wie die muskeln am skelett >> verwachsen sind. > > Das sehe Ich aber anders, weil wenn der Hebelarm länger ist, wird die > Kraft kleiner und der Weg länger, bleibt sich also egal. der kürzere weg bedeutet aber eine stärker nötige muskelkontraktion was viel mehr myosin-actin aktivität bedeutet, also mehr ATP verbrauch. du siehst das viel zu mechanisch. nimm mal eine hantel und halte sie am ausgestreckten arm vor dich. wie viel arbeit leistest du, wenn du 5 minuten lang so da stehst? keine - physikalisch gesehen.
Edi schrieb: > Esmeralda P. schrieb: >> Nichts geht über den runden Tritt! Sozusagen der Roundhousekick auf dem Ergometer. ;)
Tech N. schrieb: > Jim M. schrieb: >> Ein Heitungsbauer rechnet mit >> 250-300W Wärme pro Person in ruhiger Umgebung (Büro), wenn z.B. Heizung >> oder Klima berechnet wird. > Das mag sein, aber das war nicht Gegenstand der Frage. Außerdem sind die > so oder so der Fall und gehören nicht in die Rechnung der Leistung. Ein Mensch kann chemische Energie(=Essen) nur mit geringer Effizienz in mechanische Energie umsetzen. Dazu kommt noch, dass das, hoffentlich vorhandene, Oberstübchen auch noch einen enormen Energieverbrauch hat. Bei einer Klimaanlage für ein Fitnessstudio rechnet man jedenfalls nicht mit 300W/Person, sondern mit deutlich mehr. Im Zweifelsfall eher mit dem doppelten.
Schreiber schrieb: > mit 300W/Person 300W pro Person sind bekannte Heizleistung. Allerdings kann diese Abgabe über den Tag sehr verschieden sein. Auf dem Ergometer gemütliche 60W oder 500W Spitzenleistung eines wenig geübten Büroarbeiteres könnten manche Statistik verfälschen.
ChuckNorris schrieb: > Edi schrieb: > Sozusagen der Roundhousekick auf dem Ergometer. ;) Ja, und? c.m. schrieb: > der kürzere weg bedeutet aber eine stärker nötige muskelkontraktion was > viel mehr myosin-actin aktivität bedeutet, also mehr ATP verbrauch. ... aber über weniger Weg also weniger Kontraktionsgeschwindigkeit.
c.m. schrieb: > du siehst das viel zu mechanisch. Durchaus nicht :-) Aber Ich sehe noch nicht, dass eine Winkeländerung einen so großen Einfluss haben soll. > nimm mal eine hantel und halte sie am ausgestreckten arm vor dich. wie > viel arbeit leistest du, wenn du 5 minuten lang so da stehst? keine - > physikalisch gesehen. Das ist statische Haltearbeit, die unabhängig vom Winkel (Muskelansatzpunkt) immer eine Rolle spielt. Eigentlich ist es doch so: Lastarm zu Hebelarm macht eine Übersetzung und die gibt die Kraft vor. Die gilt für Bewegung und Halten zugleich. Wenn jetzt allein schon das Halten Energie kostet, dann ist da doch eine Art Offset drin, der auch bei langsamen Bewegungen einen Verbrauch bedeutet. Also sind schnellere Bewegungen effektiver. Schnelle Bewegung heisst aber, dass die Übersetzung gross sein muss, also der Muskelansatzpunkt eng am Gelenk. Also "schlechte Kraftübersetzung = effektiver". Richtig? Laut der Diskussion hier Beitrag "Muskel-Wirkungsgrad" ist es aber anders herum. Warum? Ist der Energieverbrauch nicht linear zu Kraft?
Jim M. schrieb: > Ein Heitungsbauer rechnet mit > 250-300W Wärme pro Person in ruhiger Umgebung (Büro), wenn z.B. Heizung > oder Klima berechnet wird. Na ich hoffe mal nicht. Die mittlere Wärmeabgabe ergibt sich aus der durch die Nahrung aufgenommene Energie, 2000 kcal pro tag, damit kommt man auf knappe 100 W im Mittel. Bei 300 W Büroarbeit über 8 Stunden wäre für die übrigen 16 Stunden schon nichts mehr übrig. Bei Büroarbeit tippe ich eher auf 90 bis 130 W. Gut, mehr wenn man die Heizung ganz runterdreht.
Stefan schrieb: > Die mittlere Wärmeabgabe ergibt sich aus der durch die Nahrung > aufgenommene Energie, 2000 kcal pro tag, damit kommt man auf knappe 100 > W im Mittel. 300W passt schon. Erstens gibts nicht nur die schlanke Miss Joghurette, zweitens ist nachts der Energieverbrauch stark reduziert (und tagsüber höher) und drittens möchte man angemessene Reserven haben.
Schreiber schrieb: > 300W passt schon. Erstens gibts nicht nur die schlanke Miss Joghurette, > zweitens ist nachts der Energieverbrauch stark reduziert (und tagsüber > höher) und drittens möchte man angemessene Reserven haben. So starke Unterschiede gibt es bei unterschiedlich schweren Menschen nicht, zumal sie im Büro ja alle sitzen und auch Nachts geht der Grundumsatz nicht wesentlich zurück. Die Kalorienbetrachtung berücksichtigt die Aktivität ja auch. Man kann pro Person mit 150W rechnen. Die 300W und damit ein Faktor 2 für die Kühlungsrechung sind einzig Reservebetrachtung, weil zum Runterkühlen erheblich mehr Energie entzogen werden muss, als permanent eingetragen wird. Für das Thread-Thema würde Ich also Klimarechnung außen vor lassen.
Jürgen S. schrieb: > Die 300W und damit ein Faktor 2 für die Kühlungsrechung sind einzig > Reservebetrachtung, weil zum Runterkühlen erheblich mehr Energie > entzogen werden muss, als permanent eingetragen wird. Dummerweise muss man bei mehr Personen öfter Lüften. Das ist da mitberücksichtigt...
c.m. schrieb: > die arbeit die ein körper leisten muss um in einem tretlager "100W" zu > erzeugen ist auch noch abhängig davon, wie die muskeln am skelett > verwachsen sind. Das ist richtig, allerdings suggeriert Deine Grafik da einen ungünstigen Fokus, wie Ich finde: Den Hebelarm, den Du eingezeichnet hast, wäre ein Beispiel für einen Bizeps und sagt ja somit aus, dass bei Personen, die einen anderen Sehnenansatzpunkt am Knochen haben, deutlich andere Energieverhältnisse haben. Dem ist aber nicht so. Zum einen unterscheiden sich diese Punkte bei den Personen meistens nicht stark zum anderen gilt die Konstanz aus Kraft x Hebelarm, d.h. die Energie ist im großen und Ganzen schon konstant. Ein Unterschied ergibt sich natürlich aus der praktischen sportlichen Anforderung, einen ganz bestimmen Winkelbereich zu überdecken. Bei verändertem Hebelarm muss sich der Muskel dann gfs etwas mehr oder weniger bewegen. Damit werden für den Muskel mehr ungünstige Winkel abgedeckt (In der Annahme, dass es für jeden Muskel einen optimalen Winkel gibt). Bei einer Pedalbewegung müsste ein Muskel z.B. +/-3mm kontrahieren, ein anderer +/-4. Durch unterschiedliche Winkel ändert sich die Kraft und damit ein wenig auch die Effizienz. Insofern würde sich ein verschobener Sehnenansatzpunkt nennenswert auswirken. Aber: Wie sehr das der Fall ist, hängt auch von der Lastarmlänge ab. Je länger dieser ist, desto weniger muss sich dieser im System bewegen, um die geforderte Amplitude zu bringen und damit bleibt die Muskelkontraktionslängenänderung erst einmal gleich - insbesondere, wenn wie im Radsport, die Kurbellängen noch angepasst werden, um Beinlängen auszugleichen. Nennenswerte Unterschiede ergeben sich nur, wenn sich die Hebelverhältnisse negativ verschieben - wenn also die Lastarmlänge steigt und sich die Hebelarmlänge verkürzt. Erstaunlicherweise ist es aber so, dass bei den meisten Menschen die Hebelarmlänge im Verhältnis zur Lastarmlänge überproportional steigt, wenn Arm oder Bein länger werden, d.h. die Kraftübersetzung nimmt zu. Was sich aber hauptsächlich ändert, ist in der Tat die Kraftreserve, die für eine Beschleunigung oder Zusatzlast der Muskelbewegung bereit steht und nicht so sehr die Energieeffizienz. Wer günstigere Hebelarme hat, bekommt höhere Beschleunigungen hin bei gleichzeitig geringere Endgeschwindigkeiten hin. Das Beispiel Radfahren ist da sehr interessant, weil sich genau da gezeigt hat, dass völlig unterschiedlich konstituierte Sportler von der Energieeffizienzbetrachtung nahe beieinander liegen. Die großen Unterschiede ergeben sich in der Maximalkraft und der Drehzahl und Last bzw dem Antritt. Jetzt nochmal zur Grafik: Große Unterschiede gibt es natürlich zwischen den einzeln Muskelgruppen, wenn man z.B. Bizeps und Trizeps vergleicht, denn beim letzteren muss die Sehne um den Ellenbogen herum und hat beim Zug fast immer denselben Ansatzwinkel (nur der Lastarmwinkel ändert sich). Beim Bizeps hat der Hebelarm einen stark veränderlichen Winkel. > wohl am besten noch über den sauerstoffverbrauch zu ermitteln, wobei > untrainierte personen mit schlechterer muskelversorgung da durch bildung > von milchsäure auch noch "schummeln" können. Eigentlich nicht, denn die in der Regel verwendeten Stufentests warten immer einen steady state mit konstanter Herzrate ab, was auch einen eingeschwungenen Laktatspiegel vermuten lässt und vor allem gehen sie lange genug, um vorrätiges ATP und KP laktatbildend abgebaut zu haben. Was nach 5min Leistungstest laktatbildend an Energie erzeugt wird, ist der statische Anteil, den die Muskelzellen permanent bringen können und der ist beim Trainierten allemal höher. Man darf halt nicht den Fehler machen und jemanden nur 3min aufs Ergometer setzen und ihn sofort mit subjektivem Economy-Level (typisch 120%-140% der Ausdauerleistung) fahren lassen. Die erbringt er dann in der Tat zu 30%-50% sauerstofffrei aus den Reserven der Muskeln und dem Blut heraus. Man muss sich da stufenförmig ausbelasten und die Maximalleistung wenigstens 2min gehalten haben, damit O2 und Laktat eingeschwungen sind. Allerdings ist der Test bei Untrainierten in Sachen Muskelbewertung kritisch, weil diese meist an der Herzleistung scheitern: Der Blutdruck reicht einfach nicht, um die Muskeln ausdauernd mit O2 zu versorgen, weil sie bei mittlerem Krafteinsatz schon zu sind und sie so nicht das leisten, was sie ausdauernd könnten. Die Rechnung liefert sogar mitunter konträre Werte, wenn jemand dickere Muskeln hat, die eine Kraft mit weniger Spannung schaffen, damit weniger Kapillarenverschluss erzeugen und erst ab einer etwas höheren Kraftbelastung so zu machen, dass zu wenig O2 durchkommt und sie ins Laktat kommen. Ein Messung der Energieeffizienz im Muskel würde aber dann gut funktionieren, wenn man mehrere Punkte der Energieanforderung so legt, dass man von der Ausdauergrenze weg bleibt, die Herz- und Atmungsleistung herausrechnen - und zudem den Grundumsatz als Nullpunkt bestimmen kann.
Jürgen S. schrieb: > Eigentlich nicht, denn die in der Regel verwendeten Stufentests warten > immer einen steady state mit konstanter Herzrate ab, was auch einen > eingeschwungenen Laktatspiegel vermuten lässt und vor allem gehen sie > lange genug, um vorrätiges ATP und KP laktatbildend abgebaut zu haben. Bei den genaueren Messverfahren wird nicht nur die mechanische Leistung, sondern auch noch Sauerstoffverbrauch und CO2-Produktion gemessen.
Ja, wobei auch dann (oder genau dann!) das beschriebene Problem bleibt. Die Stufen müssen entsprechend ausgelegt sein und der Einschwingvorgang abgewartet werden. Herz und Atmung hängen dem realen O2-Bedarf ja stets hinterher. Was man natürlich machen kann, ist eine lang ausgedehnte Messung mit ausreichendem Nachlauf bis zur Ruhe. Dann ist der O2-Grundbedarf sichtbar und kann abgezogen werden, wobei die Sauerstoffschuld, die durch die anaeroben Anteile geleistet wurden, im Nachhinein abgebaut wird und energetisch miterfasst wird. Das Problem dabei ist dann wieder, die Zeit so lange auszudehnen, dass der Messfehler durch das Integral klein genug wird, eine nicht zu große Erschöpfung erreicht wird, damit der Körper nicht in eine starke Regeneration schaltet (die HF und O2-Bedarf übererhöhen) und trotzdem 3 Stufen existieren, die es erlauben, den O2-Bedarfs-Zuwachs infolge der steigenden Leistung von dem Grundumsatz und dem Bedarf durch Herzleistung und Atmung zu trennen. Bei umfangreichen Muskelbelastungen wie im Ausdauersport mit Ganzkörperbelastung bekommt man ein Energieumsatzproblem und bei kleinen Muskelgruppen oder Einzeltraining, welche nur wenig O2-Zuwachs erzeugen, gibt es ein Problem mit der Messgenauigkeit selber, weil der Muskel nicht lange genug belastet werden kann, da er für sich schon ermüdet. Will sagen: 60% Maximalkraft am Bizeps erzeugen zwar messbare Leistung an O2, aber man hält es nicht lange genug durch, weil die Intensität zu hoch ist. 10% Maximalkraft am Bizpes kann man 10min durchhalten, erzeugen kaum Laktat, machen aber kaum mehr HF und O2-Bedarf. Am Ende ist die Art, wie der Proband atmet, ausschlaggebend, wie gut er mit dem Sauerstoff umgeht. Viele sind schon vor Beginn des Tests nervös und jagen ihren Puls hoch. 10% Maximalkraft am Ganzkörper wiederum erzeugen zwar genug Hub im O2-Verbrauch und führen auch nach 10min zu statischen Werten und erlauben somit eine gute Effizienzmessung - es werden aber allemöglichen Muskelbewegungen vermischt. Damit sind Einzelbeurteilungen schwierig bis unmöglich. Die O2-Differenzmessung und auch direkte CO2-Messung an sich sind auch generell nicht so ganz trivial, wenn es genau sein soll. Die Gerätschaften der Spiroergometrie, wie sie in den sportmedizinischen Stützpunkten zur Anwendung kommen, sind nur bedingt geeignet, um direkt auf Prozente genau zu messen und die Blutgasanalysatoren, wie wir sie in der Medizintechnik haben, sind wiederum nicht für den massiven Durchfluss geeignet. Die arbeiten zwar super genau, aber meistens "offline". Die Pulsoximeter, wie sie die ambulanten Notfallärzte verwenden sind diesbezüglich Schätzeisen :-)
MaWin schrieb: > Tech N. schrieb: >> Ich versuche, eine Formel aufzustellen, welche die Arbeit beschreibt, >> die ein Muskel leisten muss. > Integral der Kraft dF/ds über den Weg? Dabei Winkel und Kraft > berücksichtigen. Dann hättest Du schon einmal die Arbeit. Das ist die Theorie. Leider stimmt das hinten und vorne nicht mit Messungen zu sammen. > Der Muskelwirkungsgrad gemäß Wikipedia ist 40%. Der Maxmimale vielleicht. Den aber möchte ich ja ausrechnen. Oder ich müsste ihn vür alle Winkel und Kräfte kennen. Wie jemand schon richtig bemerkt hat, machen höhere Kräfte mehr Arbeit und Ermüdung, der Wg sinkt also. > Schwierig wird es mit der Haltarbeit. Die ist bewegungstechnisch nicht > vorhanden, aber man weiß ja, dass etwas Halten auch Kraft und Energie > kostet. Wahrscheinlich ist der Wirkungsgrad schlecht. Ich glaube eher, der ist recht gut. Haltearbeit geht angeblich länger, als Bewegung bei gleicher Leistung. Schreiber schrieb: > zweitens ist nachts der Energieverbrauch stark reduziert (und tagsüber > höher) und drittens möchte man angemessene Reserven haben. Auch das stimmt nicht. Hatte ich auch immer gedacht. Der Grundumsatz steigt nachst sogar an.
Angehängte Dateien:
Tobias N. schrieb: >> Schwierig wird es mit der Haltarbeit. Die ist bewegungstechnisch nicht >> vorhanden, aber man weiß ja, dass etwas Halten auch Kraft und Energie >> kostet. Wahrscheinlich ist der Wirkungsgrad schlecht. > Ich glaube eher, der ist recht gut. Haltearbeit geht angeblich länger, > als Bewegung bei gleicher Leistung. Dass man bewegungslos länger durchhalten kann, liegt aber daran, dass weniger Energie benötigt wird. Trotzdem kann der Wirkungsgrad schlechter sein. Z.B. könnte man die halbe Leistung bei 20% WG statt 30% erbringen und damit 2/3 der Energie in der gleichen Zeit benötigten. Messbar ist das direkt eher schlecht, weil es Übungen gibt, die den Blutstrom durch Halten weniger abschnüren, als bei Bewegung und andere, bei denen das umgekehrt ist. Damit wird weniger Energie herangeschafft und statisches Halten ist nicht einfacher. Liegestütze z.B. ist so eine Übung, die man statisch nicht sehr viel länger hält, als die Zeit, die man für permanentes Hochdrücken braucht. Bizeps-curls hingegen sind unterhalb einer gewissen Masse fast beliebig zu machen. Beispiel:
ok, kann sein, ich meine auch, dass es einen Unterschied macht, wie stark man einen Muskel belastet. Das ist hier ja auch schon angeklungen. Nur ist es leider so, dass ich auch in der Zwischenzeit keine Publikationen dazu gefunden habe. Die Diegramme die ich kenne, gehen mehr von der Energie aus und rechnen vor, dass man mit 10% weniger Kraft auch reziprok länger durchhält. Das scheint für hohe Kräfte nich mehr zu gelten.
Beitrag #5523321 wurde von einem Moderator gelöscht.
Tobias N. schrieb: > Ich versuche, eine Formel aufzustellen, welche die Arbeit beschreibt, > die ein Muskel leisten muss. Hat das einen wissenschaftlichen Hintergrund? An der FAU gab es vor einiger Zeit eine Art Reihenuntersuchung an Alterssportlern Ü50. Möglich, dass sie das publiziert haben. An den medizinischen Instituten gibt es das immer wieder im Rahmen der Nacht der Wissenschaften. Letztes Jahr war ich bei so einem Test dabei.
>Berechnung der Muskelleistung
Der OP müsste zunächst einmal unterscheiden, ob er:
- Leistung
- Kraft
- Arbeit
der Muskeln bestimmen möchte. Nur die Arbeit, also die umgesetzte
Energie ist mit dem verbrauchten Sauerstoff verknüpft. Alles andere ist
Schätzung.
Das Naheliegendste wäre für mich eine Kraftmessplatte zu installieren
und den Kraftverlauf zu integrieren.
Oliver Twist schrieb: > Das Naheliegendste wäre für mich eine Kraftmessplatte zu installieren > und den Kraftverlauf zu integrieren. Das Integral über die Kraft ergibt aber keine Enerie. Kraft x Geschwindigkeit wäre dann von Nöten, als Integrant.
Jürgen S. schrieb: > Das Integral über die Kraft ergibt aber keine Enerie. Kraft x > Geschwindigkeit wäre dann von Nöten, als Integrant. Das hatte ich bereits versucht und wie folgt angedacht: Tobias N. schrieb: > Kommt das hin oder muss da noch das Integral / Flächeninhalt vom Sinus > (PI) rein wegen der Mittelung Ist die Überlegung richtig?
T. N. schrieb: > Tobias N. schrieb: >> Kommt das hin oder muss da noch das Integral / Flächeninhalt vom Sinus >> (PI) rein wegen der Mittelung > > Ist die Überlegung richtig? Eigentlich ja, das Integral ist die Fläche unter der Kurve. Bei konstanter Kraft muss nur der Winkel ins Spiel gebracht werden. Der ist einmal Sinus und einmal Kosinus für die 90°-Richtung. WEnn einer nur drückt, ist es eine klassische Pleuelgleichung. Wahrscheinlich mit weniger Reibung, dafür mit mehreren Muskeln in Reihe geschaltet. Ich glaube, dass dort auch Energie vernichtet wird, wenn die nicht richtig zusammenarbeiten. Hier wurde noch etwas dazu geschrieben: Beitrag "Muskel-Wirkungsgrad" Das Thema scheint aber im Dopingsumpf versoffen zu sein.
:
Bearbeitet durch User
T. N. schrieb: > Zusammen komme Ich für OS/US auf 34N/17N an Kraft und 0,5m/s und somit > 17W/8W. Da stimmt etwas nicht. Mit 17 Watt kommst du auf dem Fahrrad nicht weit. Beim Fitnesstraining werden für Anfänger schon 100W angesetzt. Für die Kalorien wegen dem Wirkungsgrad 500W. Bei einer Stunde insgesamt 450kcal. Schnelles Radfahren am Limit das Doppelte. Ich glaube du musst nicht die Masse der Beine als Druck nehmen, sondern die echte reingedrückte Kraft. Die Masse ist dann nur eine Trägheit.
Robert K. schrieb: > Eigentlich ja, das Integral ist die Fläche unter der Kurve. Bei > konstanter Kraft muss nur der Winkel ins Spiel gebracht werden. Das Leistungsintegral wäre ganz genau über das Kreuzprodukt aus Kraft und Hebelarm zu bilden. Das machen die Kraftmesssysteme aber schon, weil sie den Geschwindigkeitsvektor mitsamt dem Kraftvektor aufnehmen und mitteln. 100% genau ist es nur deshalb nicht, weil die Abtastung nicht beliebig genau ist. Allerdings ändert sich die Muskelkontraktion so arg schnell auch wieder nicht, sodass es im Großen und Ganzen stimmt. Die Unterschiede lassen sich bei Kalibrierungsversuchen herausfinden, wenn man die eingesetzte Leistung mit der Abgebenen plausibilisiert, als z.B. ein Kraft-Leistungs-Messsystem in den Pedalen mit einem System am Hinterrad kombiniert, welches die übertragene Leistung misst. Diese ist um die Dynamik der Kette, der Verwindung des Rades (und ein bisschen der Kurbel) geglättet und um die Verluste verringert. Da spielen dann auch die Schaltungsrädchen und die Reibung am Kassettenzahnkranz eine Rolle. Hab ich noch nicht gemacht. Die Unterschiede laufen von 2%-7%, je nachdem, wen man fragt. Der Generalvertreter eines bekannten Herstellers solcher Geräte für Hinterbaukraftmessung, der unerwähnt bleiben möchte, tacxiert die Verluste mit +5% und das Gerät haut angeblich was auf die gemessene Leistung drauf.
Oliver Twist schrieb: > Nur die Arbeit, also die umgesetzte Energie ist mit dem verbrauchten > Sauerstoff verknüpft. Alles andere ist Schätzung. Ja und Nein. Die Wirkungsgrade der Muskeln und des Systems sind was anderes und stehen nicht in einem eindeutigen Zusammenhang. Den Nettomuskelwirkungsgrad kann man mit 30% annehmen, wenn man nur die Energie nimmt, die dem Muskel insgesamt zugeführt wird und den theoretischen Brennwert mit der abgegebenen Leistung ins Verhältnis setzt. Unberücksichtigt bleibt dabei aber, dass die Abwärme der bewegten Muskeln positiv zum Wärmehaushalt des Körpers beiträgt und bei geringen Belastungen den Bedarf für den Grundumsatz senkt. Daher sprechen einige von scheinbar steigenden Wirkungsgraden. Auf der anderen Seite wird besonders bei hohen Leistungen regelrecht extra Energie benötigt, um den Körper zu kühlen, vor allem durch das Schwitzen. Der Systemwirkungsgrad sinkt damit bei mittleren Leistungen, wo sich Herzfrequenz und Blutdruck noch linear verhalten, auf etwa 27%, wie ich hier nochmal beschrieben habe: Beitrag "Re: Muskel-Wirkungsgrad für Drehbewegungen" Bei sehr hohen Belastungen müssen wie schon erwähnt Herz und Lunge unverhältnismäßig mehr arbeiten und auch immer mehr Aufwand für sekundäre Muskelbewegungen kommen hinzu. Lockere Drehmomente sind praktisch ohne wesentlichen Oberkörpereinsatz zu bringen. Die Momente beim Zeitfahren erfordern sehr viel Rückenmuskulatureinsatz, um stabil zu bleiben. Damit kommt der WG auf Richtung 25% und weniger. Das alles bezieht sich auf die aktuelle Leistung und muss von der Energiebetrachtung getrennt gesehen werden:
Das hatte ich noch vergessen zu schreiben: Rechenphreak schrieb: > Beim Fitnesstraining werden für Anfänger schon 100W angesetzt. Für die > Kalorien wegen dem Wirkungsgrad 500W. Bei einer Stunde insgesamt > 450kcal. Gemäß der Vorbetrachtung oben kann man bei 100W in der Tat von 20% WG ausgehen, wenn die Person Normalgewicht hat. Davon sind aber 150 Grundumsatz. Das Fitnessfahrrad bringt also 350W zusätzlichen Bedarf. In Kalorien sind das grob 300.000, die bei weniger als 1h komplett aus den Blutfetten und dem Muskelglykogen bezogen werden dürften, also sehr effektiv bereitgestellt werden. Energetisch gesehen müssen zwar entleerte Glykogenspeicher wieder aufgefüllt werden, was den Umsatz nach einer Belastung erhöht und es macht auch noch einen Unterschied, ob die Energie während oder nach der Belastung aus direkt verfügbarem Muskelglykogen, aus Leberglykogen oder aus Fettdepots erzeugt wird. Aber Fette, die direkt im Körper verfügbar sind, bringen nahezu den vollen Brennwert von 9kcal/g, während sie über den Umweg der Speicherung bis zu 15% weniger effektiv sind. Das gleiche gilt für Zucker, der früh gegessen wurde und erst einmal in Fettdepots gelandet ist, weil er nicht verbraucht wurde. Das macht es schwer abzuschätzen, wieviel Energie tatsächlich durch das Training verbraten wurde. Das Wiederherstellen von nur 100W * 1h macht z.B. keine große Zusatzleistung und bringt fitnesstechnisch so etwas wie 35g Butter, die man mehr essen dürfte, oder 50g wasserhaltiges Körperfett, die man maximal abnehmen kann, wenn man nichts hinzu gegessen hat. Wer mit Sport 10kg abspecken möchte, der muss 100h aufs Trimmrad. Maximal leistbar sind zwar sicher auch 200W, aber besser ist es, man fährt man die 100W eine zweite Stunde. Für die wird dann auch mehr Wiederherstellungsergie benötigt. Er darf aber nicht mehr essen, was die meisten aber tun, wenn sie sich den Glykospeicher leerfahren, weil sie meistens deutlich über dem trainieren, was der Fettstoffwechsel hergibt.
Andreas F. schrieb: > Hat das einen wissenschaftlichen Hintergrund? Eigentlich ist es vorwiegend privat, also für mich selbst zum Verständnis. Es scheint mir aber, dass es ein offenes Thema ist, so wenig, wie darüber im Netz zu finden ist. Robert K. schrieb: > Eigentlich ja, das Integral ist die Fläche unter der Kurve. Bei > konstanter Kraft muss nur der Winkel ins Spiel gebracht werden. Den Winkel habe ich natürlich. Er berücksichtigt auch, wenn jemand nicht rund treten kann, sondern an der Normalen des Vektors / der Pedalstellung vorbeitritt. Das scheint mir ein wichtiger Punkt, weil Kraft aufgewendet wird, die Energie verplempert, die aber nicht in Richtung der Antrittsarbeit wirken kann.
T. N. schrieb: > Das Problem sind aber die Verluste und damit der Wirkungsgrad, weil die > Beinmassen bewegt werden müssen und es bei unterschiedlichen > Geschwindigkeiten anderen Ergebnisse geben dürfte. Auch dazu gibt es in dem o.g. Dokument eine Aussage. Erwartungsgemäß sinkt bei geringer Belastung der Wirkungsgrad mit höheren Trittfrequenzen ab, weil Masse in Bewegung gesetzt wird, die ins Leere läuft oder gar durch Konterbewegungen teilgebremst werden muss. Wie im anderen Beitrag geschrieben, muss man irgendwann mit höheren Frequenzen fahren, weil das Drehmoment zu groß wird. Daher tritt man schon weit unterhalb der maximalen Leistung höhere Frequenzen. Typisch werden 90 UPM gefahren, um die Beine zu lockern, sogar 100, d.h. man setzt Leistung ein, um die Waden und Oberschenkelmuskulatur zu entlasten. Aus Gründen der Muskelkontraktion und der Venenpumpe kommt es bei hohen Drücken zu einer Interferenz der Herztätigkeit mit der Beinaktivität. Es zeigt sich, dass sich dann z.B. am Berg Trittfrequenzen von 70-80 einstellen, bei ziemlich genau der doppelten Herzfrequenz. D.h. pro Tritt mit jedem Bein kommt ein Herzschlag. Das ist noch nicht näher wissenschaftlich untersucht, soweit ich weiß, aber die meisten Fahrer haben irgendwo dort je nach Rennsituation einen Rhythmus, bei dem sie besonders gut treten können. Ich nehme an, dass bei einem 90 Grad Phasenversatz der Trittbewegung selbige immer genau in die Schlagpausen des Herzens fällt, damit einerseits den Schlag nicht behindert vor allem aber die Füllung während der Diastole unterstützt. Dies um so mehr, als dass nicht rund getreten wird, was ja am Berg der Fall ist.
T. N. schrieb: > ..., welche die Arbeit beschreibt, > die ein Muskel leisten muss. Der Muskel muss die mechanische Arbeit leisten, die das Ergometer aufnimmt. Von Sehnen, Gelenken, Pedalen, Kette usw. werden kaum nennenswerte Verluste verursacht. Der Organismus inklusive Muskel hat aber einen niedrigen Wirkungsgrad. 17 bis 23 % habe ich in den Physiologiebüchern gelesen. Das fällt ordentlich ins Gewicht. Mechanische Arbeit / Wirkungsgrad ergibt die metabolische Energie. Für das leer Durchtreten des Ergometers hat die Ergometrie auch einen bestimmten Wert, den man sich raussuchen kann. Ob du Arbeit oder Leistung betrachtest, ist egal, da die Zeit primär und sekundär gleich ist. Aus Leistung und Drehzahl kannst du das mittlere Drehmoment und in weiterer Folge die mittlere Kraft ermitteln. Der Kraftverlauf ist individuell unterschiedlich und kann einfach gemessen werden. Die Sportler arbeiten viel an der Optimierung vom Kraftverlauf. Untersuchungen dazu sind daher sicher leicht zu finden. Jürgen S. schrieb: > pro Tritt mit jedem Bein kommt ein Herzschlag. Das ist noch nicht näher > wissenschaftlich untersucht, soweit ich weiß, aber die meisten Fahrer > haben irgendwo dort je nach Rennsituation einen Rhythmus, bei dem sie > besonders gut treten können. Ich nehme an, dass bei einem 90 Grad > Phasenversatz der Trittbewegung selbige immer genau in die Schlagpausen > des Herzens fällt, damit einerseits den Schlag nicht behindert vor allem > aber die Füllung während der Diastole unterstützt. Das ist interessant und klingt plausibel, hast du da Quellenangaben dazu?
Johann Bergler schrieb: > Das ist interessant und klingt plausibel, hast du da Quellenangaben > dazu? Leider nein. Ich schleppe die These nur seit gut 2 Dekaden mit mir herum und sehe sie immer wieder anhand von Beobachtungen bestätigt. Die Sache ist nämlich die, dass sowohl leichte, als auch schwere Fahrer am Berg mit zunehmender Leistungsfähigkeit mit tendenziell geringerer Frequenz treten, wenn sie am Limit sind, während sie unterhalb des Limit ihre Drehzahl mit zunehmender Leistung die Drehzahl erhöhen. Die Drehzahl die subjektiv gewählt wird, folgt also der Leistung zunächst der Bequemlichkeit, also der optimalen Muskelentspannung (die bei höheren Drehzahlen gegeben ist) und sinkt später aber auf das optimale Niveau ab. Dann wird auch mit unangenehm hoher Kraft getreten, die den Muskel zwar mehr belastet und ermüdet, aber die maximale Leistung auf die Strasse bringt. Den Effekt kann man auch indirekt beobachten, wenn man die schwereren Fahrer mit den leichteren vergleicht: Es gibt Typen gleicher Statur die im Zeitfahren ähnliche Leistungen bringen, aber Berg aber unterschiedlich leisten, weil die Übersetzung in den Beinen (Oberschenkel/Unterschenkel-verhältnis) einen höheren Pedaldruck zulässt. Wenn man die Tempi und die Leistungen vergleicht kommt man auf den Trichter, dass im einen Fall am Leistungsanschlag (Sauerstoffversorgung) und im anderen Fall am Kraftanschlag gefahren wird. Der Limiter ist augenscheinlich die Sauerstoffmenge, die durch den Muskel geht und der Umstand, dass eine nennenswerte Kompression diesen signifikant behindert. Sobald die Kraft - verteilt auf den Muskelquerschnitt - zu groß wird, erfolgt eine Abschnürung. Da diese pulst, sieht auch das Gefässsystem einen wechselnden Widerstand. Gleichzeitig ist auch die Relevanz der Muskelpumpe für den Blutstrom bekannt. Das Ausmaß habe ich mal in einer Publikation gelesen, erinnere mich aber nicht. Ich schätze es auf einige 10 mmHg, die der Oberschenkel beim Pumpen mitarbeitet. Bekannt ist in jedem Fall, dass es ungünstig und z.T. gefährlich ist, bei hohen Belastungen stehen zu bleiben, weswegen es auch angeblich den Mindestabstand zwischen Rennende und Siegerehrung geben muss. Weiter sind Patienten bekannt, die wegen Problemen in den Beinvenen auch Herzprobleme haben. Wenn man sich jetzt vorstellt, die Muskelpumpe einen Rythmus vorgibt, ist eine Interferenz vorprogrammiert und es ist leicht einsehbar, dass die Pumpwirkung beim richtigen Trittrhythmus unterstützt werden kann oder auch behindert werden kann. Im Grenzbereich sollte das entscheidend sein. Hinzu kommt, dass der Mensch dazu tendiert, die Atmung auf den Tritt einzustellen. Auch da gibt es oft eine Doppel-Tritt-Atmung, also 2 Umdrehungen je Atemzug. Die Atmung und die Spannung im Brustkorb hat auch einen Einfluss auf den Herzschlag. Es ist in jedem Fall auffallend, dass es in der Kurve der eingesetzten Leistung eine Delle gibt, bei der die gewählte Trittfrequenz optimal ist. Und die liegt bei sehr unterschiedlich gebauten und bemuskelten Fahrern immer auffällig bei der halben Herzfrequenz, mit der ein trainiertes Herz beim maximalen HMV typisch schlägt.
Johann Bergler schrieb: > Der Muskel muss die mechanische Arbeit leisten, die das Ergometer > aufnimmt. Von Sehnen, Gelenken, Pedalen, Kette usw. werden kaum > nennenswerte Verluste verursacht. Hast du da verlässliche Werte uoder ist das eine Annahme? Jürgen S. schrieb: > Aus Gründen der Muskelkontraktion und der Venenpumpe kommt es bei hohen > Drücken zu einer Interferenz der Herztätigkeit mit der Beinaktivität Wie stark ist dieser Effekt denn überhaupt? Angeblich ist der Blutdruck in den Kapillaren nicht mehr nachweisbar. Ist das dann noch relevant?
:
Bearbeitet durch User
Robert K. schrieb: > Jürgen S. schrieb: >> Aus Gründen der Muskelkontraktion und der Venenpumpe kommt es bei hohen >> Drücken zu einer Interferenz der Herztätigkeit mit der Beinaktivität > Wie stark ist dieser Effekt denn überhaupt? Angeblich ist der Blutdruck > in den Kapillaren nicht mehr nachweisbar. Ist das dann noch relevant? Aus der Venenpumpe schliesse ich, dass es in der Argumentation um den Blutrückfluss geht.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.