Biomechanika / Energetický aspekt pohybu člověka / Energie pohybu člověka

Energie pohybu člověka

Základní výuku mechaniky nabízejí tyto webové stránky
Neznáte-li přesně charakteristiku nějaké mechanické veličiny, můžete použít (anglický) slovník.

Biotermodynamika je obor, který se obecně zabývá transportem látky a energie v živých organismech. Konverze jednotlivých druhů energie (Obr. B-Ot-5-1) probíhá na všech hierarchických úrovních pohybového aparátu.

Mechanická energie a její druhy

Energie = schopnost konat práci. Má stejnou jednotku jako mechanická práce (1 Joule, 1 J, rozměr je kg.m2.s-2 )

Kinetická energie (dříve někdy zvaná pohybová) objektu o hmotnosti m pohybujícího se rychlostí v je definována vztahem

Wk=mv2/2, 

který platí pro částici a tuhé těleso konající pouze posuvný pohyb. Při otáčení tuhého tělesa je jeho kinetická energie

Wk=Iw2/2, 

kde I je moment setrvačnosti tělesa vzhledem k ose, kolem níž se v daném okamžiku otáčí úhlovou rychlostí w. Obecně je kinetická energie soustavy hmotných bodů definována jako součet kinetických energií všech bodů soustavy.

Potenciální energie (dříve někdy zvaná polohová) objektu se zavádí v případě, že se objekt nachází v silovém poli vytvořeném potenciální silou (např. gravitační síla), tj. kdy na něj působí síla, která je funkcí polohy objektu. Např. potenciální energie člověka, jehož těžiště se nachází ve výšce h nad podložkou, je dána vzorcem

W p = m.g.h

Energie napjatosti: potenciální energie nahromaděná v jednotce objemu hmoty při jeho přetvoření. U dokonale pružného tělesa se energie napjatosti rovná deformační práci.

Deformace (přetvoření): změna tvaru tělesa způsobená silovými nebo teplotními a jinými účinky. Deformace elastická (vratná) - po odstranění působení “silového“ účinku zaujme svůj původní tvar, tj. těleso se dosti rychle vrátí k původním rozměrům. Deformace plastická (trvalá) - těleso po odstranění působení “silového“ účinku zůstává ve zdeformovaném stavu.

Deformační práce: práce, kterou nutno vynaložit, aby se těleso přetvořilo (deformovalo).

Význam veličin kinetická energie a potenciální energie tkví v tom, že umožňují formulovat důležitý zákon zachování mechanické energie: celková mechanická energie hmotného bodu (tělesa), na nějž působí pouze konzervativní síly (potenciální síly nezávisející na čase), se nemění, tj. potenciální energie + kinetická energie = konstanta.

Chcete-li se podívat na příklad zákona o zachování mechanické energie, otevřete si tento applet (kyvadlo) nebo applet simulující volný pád

Disipace energie: přeměna některé formy energie(např. mechanické třením) v teplo; teplo nelze podle druhé termodynamické věty beze zbytku zpětně přeměnit v jiné druhy energie (např. zpět na mechanickou práci), takže při disipaci energie dochází vždy zároveň k „znehodnocování“ energie.


Energetický aspekt Nahoru Práce