Musculação: trabalho realizado pelo sujeito

30 de janeiro, 2017 às 10:57 | Postado em Mecânica, Termologia, termodinâmica

Olá, Lang! Quando o corpo realiza um levantamento do peso, a partir da massa do halter e da diferença de altura podemos estimar a diferença de energia potencial gravitacional; logo, estimamos (mesmo que grosseiramente) o quanto o corpo deve gastar de energia. Entretanto, (1) como estimamos o gasto energético para exercícios em que o corpo fica parado, segurando um halter sem variar sua altura durante determinado intervalo de tempo? Além disso, (2) como eu estimo a diferença de energia gasta entre levantar um halter até uma altura h e fazê-lo descer lentamente em velocidade constante até a posição inicial? Desde já, grato pela atenção.

O trabalho total em sistemas ou corpos não rígidos é o somatório dos trabalhos que as forças externas e as forças internas ao sistema realizam. Há diversas postagens no CREF relacionadas às dúvidas que manifestas. Indico algumas dessas postagens:

Por que cansamos quando caminhamos ou corremos na horizontal?

Girando e aumentando a energia cinética. Como surge a energia cinética extra?

Mecânica – Trabalho na esteira transportadora

Lamentavelmente há também uma “terrível” questão do ENEM sobre este tema, discutida em Questão 67 sobre a corrida do Usain Bolt – Prova Branca – ENEM2015 e em Mais sobre o teorema trabalho-energia e a questão sobre o Bolt no ENEM-2015.

Nota que a tua avaliação grosseira do trabalho no processo de elevação de um haltere (variação da energia potencial do haltere) é uma subestimativa do trabalho total realizado pelo sujeito pois há trabalhos internos ao sujeito sendo executados. O trabalho do sujeito é portanto maior do que estás estimando e para determiná-lo teoricamente teríamos de conhecer em detalhe também todos os processos internos ao corpo e este conhecimento não temos. E quando o haltere sobe e depois desce, a variação da energia potencial gravitacional do haltere é nula mas realizamos um trabalho total não nulo!

O “gasto energético” de nosso corpo depende do trabalho total realizado  mas mesmo que soubéssemos calcular tal trabalho, não chegaríamos ainda ao “gasto energético”. Somos uma máquina que transforma energia química em energia mecânica assim como, por exemplo, o motor de um automóvel transforma energia química do combustível em energia mecânica. Ou seja, ainda que tivésssemos uma boa estimativa do trabalho total (das forças externas e internas) realizado durante um exercício físico, estaríamos longe de saber sobre o “gasto energético” pois teríamos que conhecer qual é a eficiência com qual nosso organismo transforma a energia química. E esta eficiência é baixa, inferior a de um motor de automóvel!

Nota que este tema, apesar de conter muita Física e Química, envolve também a Biologia, Fisiologia, Biomecânica … .

Os especialistas nesta área tem outras formas de avaliar o “consumo energético” do corpo humano, por exemplo medindo consumo de oxigênio durante os exercícios aeróbicos. Atualmente, baseadas em muita experimentação, são oferecidas tabelas que nos permitem estimar aproximadamente  o “consumo energético” (consumo calórico) a partir de alguns parâmetros facilmente observados (tipo  de exercício, intensidade, tempo de duração …).

Fazendo uma pesquisa rápida na internet sobre o tema encontrei um artigo que indico por ele tratar do nosso “consumo energético” em atividades intelectuais, portanto quando estamos apenas “trabalhando com o cérebro”: https://www.scientificamerican.com/article/thinking-hard-calories/

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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Comentário no Facebook em 31/01/2017

Prof. Emmanuel Marcel Favre-Nicolin  –  As eficiências em ciclistas de alto desempenho, a eficiência grosseira (gross efficiency) é da ordem de 22-28%[1]. A eficiência real (net efficiency) é um pouco maior pois parte de energia é usado para fazer funcionar o resto do corpo, incluindo o cérebro. Como a pedalada não é perfeita, existem uma fração de trabalho negativo que também contribui a subestimar a eficiência [2]. Para melhorar a técnica de pedalada, estão sendo usada bicicleta com pedais desacopladas[3], assim forçando o ciclista a perceber as faltas de sincronismo existentes entre os dois movimentos…
[1] LUCIA, ALEJANDRO, HOYOS, JESOS, PÉREZ, Margarita, et al. Inverse relationship between VO~ 2~ m~ a~ x and economy/efficiency in world-class cyclists. Medicine and science in sports and exercise, 2002, vol. 34, no 12, p. 2079-2084 (https://scholar.google.fr/scholar?hl=fr…)
[2] NEPTUNE, R. R. et HERZOG, W. The association between negative muscle work and pedaling rate. Journal of biomechanics, 1999, vol. 32, no 10, p. 1021-1026 (https://scholar.google.com.br/scholar…)
[3] JOBSON, Simon A., HOPKER, James G., KORFF, Thomas, et al. Gross efficiency and cycling performance: a brief review. Journal of Science and Cycling, 2012, vol. 1, no 1, p. 3. (https://scholar.google.com.br/scholar…)

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