Physik und der Sport
 

Durch Arnes Post


kamen in mir wieder die Fragen hoch die ich mir beim Radeln und beim Laufen hin und wieder stelle.

1. Nehmen wir mal an Dude läuft die 10 KM in schlappe 37 Minuten. Ich benötige für die 10 KM 43 Minuten und ein Spaziergänger 1,5 Stunden.... so müsste nach aller Regel der Kunst wenn alle das gleiche Körpergewicht haben und die selbe Strecke laufen auch das gleiche an Energie benötigen... kann das echt sein?

2. Die gleiche Strecke fährt dann eine Person mit dem Rad, so müsste er doch mehr Energie verbrauchen ( Die Strecke ist flach wie ein Billardtisch ) da das Gesamtgewicht höher ist.

Die beiden fragen stellen sich mir weil doch ( ich habe keine Ahnung von Physik ) Energie=Masse*Strecke ist oder? So müsste es doch auch sein das egal in welchem Gang ich fahre ich immer die gleiche Energie verbrauche.

3. Ich Radel eine Strecke und lande am Ausgangspunkt. Sind die Höhenmeter somit nicht egal da man genau so viel Höhenmeter hoch wie ab gefahren ist.

Das hier soll nur eine kleine Diskussion aufwerfen und meine Gedanken dazu greife ich rein aus der Luft... müssten doch aber stimmen oder?

Zuerst:
Das mit dem aus der Luft greifen stimmt. Sonst stimmt fast nichts.

Ein und derselbe Läufer braucht in der Tat in einem vernünftigen Geschwindigkeitsbereich für eine bestimmte Strecke immer ungefähr die gleiche Energie.
Ein anderer Läufer kann aber, auch wenn er das gleiche wiegt, eine mehr oder weniger effiziente Lauftechnik haben und dementsprechend weniger oder mehr Energie verbrauchen.
Gehen ist wieder eine ganz andere Sache. Dabei ist der Energieverbrauch durchaus stark geschwindigkeitsabhängig, wenn ich mich recht erinnere.

Ein Radfahrer verbraucht natürlich bei gleicher Geschwindigkeit wesentlich weniger Energie. Wie könnte er sonst mit ähnlicher Anstrengung viel schneller sein als der Läufer?
Bei dieser höheren Geschwindigkeit spielt aber der Luftwiderstand eine stark zunehmende Rolle, so dass beim Radfahren der Energieverbrauch sehr stark mit der Geschwindigkeit zunimmt.

Rollen verursacht einfach viel weniger Energieverlust als Hüpfen. Beim Laufen muss man sein Gewicht [genauer: seine Masse] bei jedem Schritt nach oben beschleunigen, dann prallt es wieder mehr oder weniger hart und verlustreich auf den Boden. Das ist beim Radeln überhaupt nicht der Fall.
Das Fahrrad wäre eine ziemlich sinnlose Erfindung, wenn man damit nicht weniger Energie verbrauchen würde.

Keine Ahnung stimmt.
Deine Energieformel ist grober Unfug.

Wenn man nur Lageenergie betrachtet, erhält man bei der Abfahrt genau die Energie zurück, die man beim Anstieg reingesteckt hat.
Problem ist aber der Luftwiderstand. Bei der Abfahrt wird man viel schneller. Bei doppelter Geschwindigkeit hat man den vierfachen Luftwiderstand, verbraucht also die vierfache Energie. Das kann man offensichtlich durch den verringerten Luftwiderstand beim Bergauffahren nicht annähernd ausgleichen.

E=1/2*m*v^2 ist die kinetische Energie. Die Betrachtung ist aber nicht so einfach, da du die inneren Energie zur Aufrechterhaltung dieser kinetischen Energie gegen all die Widerstände berücksichtigen musst.

Aloha,
FuXX

Fakt ist erstmal, daß du bei Bewegungen auf der flachen Ebene effektiv erstmal keine Arbeit (=Energie) verrichtest.

Die Arbeit (Energie), die du aufbringen mußt, geht vor allem für das "rauf- und runter-Gehopse", ein wenig Luftwiderstand und "Körperprozesse".
Insofern variiert sie stark mit dem Körpergewicht, Lauf-/Geh-Technik (Anzahl der Schritte etc.), Ökonomie ...

Bei "Vergleichbaren" (Gewicht/Technik/Ökonomie) Läufern ist die aufzubringende Energie in erster Näherung wohl proportional zur Strecke (XX kcal pro km), wobei, soweit ich weiß, der Energie-Verbrauch pro km bei steigender Geschwindigkeit minimal runter geht.

Wie oben ... in der Ebene wird keine effektiv verrichtet Arbeit, unabhängig vom Gewicht !

Aufzuwendende Arbeit (Energie) ist hier sehr viel niedriger, da das "Rauf und Runter" so gut wie wegfällt. Der Luftwiderstand gewinnt somit an entscheidender Bedeutung (im Vakuum und "mit gut geöltem Bike" würde man die 180km in der Ebene locker "in 'ner Stunde ohne große Anstrengung" fahren).

Wer die Srecke schneller fährt, muß dafür auch deutlich (!) mehr Energie (pro km) aufbringen.

Arbeit (Energie) = Kraft x Weg

Insofern ist der Gang theoretisch erstmal egal ... es spielen dann wieder physiologische Prozesse eine Rolle ...
Stichwort "Wirkunsgrad" (Verhältnis von effektiver Arbeit zu aufzubringender Energie)

Am Ausgangspunkt angekommen, hast du effektiv keine Arbeit geleistet.
Alle Energie wurde unterwegs also sinnlos verschwendet und hat einzig und allein zu Erderwärmung beigetragen ... :Lachen2:

Bei mehr "hoch und runter" wirst du wohl auch mehr Energie verschwenden.
Vor allem sinnlose Bremserei läßt die Polkappen unnöitg schmelzen ...

Pi mal Daumen ... :cool:

Mensch Jörch, denk doch mal nach!:Cheese: :Lachen2:

das ist mir hier viiiiieeel zu kompliziert....:Nee: ;)

....was, wenn man weiterdenkt, zu der schlußfolgerung führt, die strecke ja gleichschnell fahren zu können, wie eine ebene strecke. das problem sind nicht die höhenmeter, sondern die zeit, die man auf den jeweiligen streckenabschnitten zubringt. sprich berghoch ist man halt deulich länger langsamer, als bergab schneller als auf der ebene .-)

Das würde bedeuten das es egal ist wie schnell ich laufe um eine bestimmte Energie zu verbrennen... es kommt somit nur auf die Strecke darauf an? Ich glaube das man den Luftwiderstand beim Laufen vernachlässigen kann.

Das mit der Reibung beim Rad und Läufer ist mir auch im Bettchen eingefallen... logisch

Aber wie ist es wenn ich Berg auf fahre und mich runter rollen lasse???

Denk noch mal drüber nach...... schon mal bei starkem Gegenwind nen Tempolauf gemacht?


Was Du wolle?? Dann bekommst Du all Deine aufgebrachte Energie zurück (nicht wörtlich zu nehmen!!) (abzüglich Reibungs + Luftwiederstand)

Hi Jörrrch,
cool, dass es noch jemand gibt, der in Physik noch weniger aufgepasst hat als ich und der es offen zugibt. Danke für den mutigen Fred hier. Ich werde mitlesen, posten hat keinen Sinn, es sei denn dämliche Fragen sind gewünscht.
Gruss
Flo
"der die Formeln gerade hin und herrechnet" (statt arbeiten)

klar ist das schwerer als ohne oder gar Rückenwind... darum geht es mir nicht.. ich meine ob ich nun 10 KM/H laufe oder 13 KM/H dürfte noch kein spürbaren unterschied machen.....

Weil ich ja absolut kein Dunst davon habe frage ich ja.... wer fragt hat immer ein ManKo

Wenn du mal was dazu lesen willst (ohne Gegenwind und mit wenig Formeln):
http://www.huenerberg-running.de/pag...eumsatz_laufen

TriSt

Das bestätigt ja meine Theorie

2:48 auf einem Marathon bei 70 Kg = 2969 kcal
4:12 auf einem Marathon bei 70 Kg = 2979 kcal

also nahezu das gleiche.....

Du hast nur das gelesen, was in Dein "Weltbild" passt :Cheese:

Schon interessant das in der Hünerbergschen Welt auf der einen Seite die Physik keinerlei Gültigkeit hat...

...im "Kleingedruckten" dann aber wieder alles gilt!

Entweder, oder.

Aber zurechtbiegen mit Halbwissen, wie es gerade passt geht ja nun gar nicht!

quote

Für Laufgeschwindigkeiten von ³ 16 km/h ist dieser einfache Zusammenhang nicht mehr gültig. Aus der Abb. 3 wird ersichtlich, dass ab einer Laufgeschwindigkeit von 16 km/h der Energieumsatz überproportional ansteigt. Deutlich wird dies auch am Kalorienverbrauch eines Marathonlaufs im Bereich des Weltrekordes (2:05:38 Std.): Ein 60 kg leichter Kenianer wird nach 2:06 Std. am Ende des Marathons etwa 2891 kcal umgesetzt haben und damit mehr als ein 4-Stunden-Läufer bei gleichem Körpergewicht, obwohl dieser gut 2 Stunden länger auf den Beinen war (Tab. 5).

unquote

Heinrich

Nun ich habe das gelesen was mir hier empfohlen wurde... meine Überlegungen gelten ja im eigentlichen auf mich.. wenn ich nun eine Runde um unseren see laufe... ist es gleich wie lange ich dafür brauche... laufe ich dagegen eine gewisse Zeit sollte ich wohl strecke machen um mehr Energie umzusetzen...

Somit denke ich..

nimmt man sich eine Strecke vor ist es egal wie lange man dafür braucht....

nimmt man sich eine Zeit vor sollte man gas geben.....

Zitat von Klugschnacker Beitrag anzeigen
....bei der die kleinste und die größte erreichte Geschwindigkeit möglichst nah beieinander liegen, denn der Luftwiderstand ist steigt nun einmal mit dem Quadrat der Geschwindigkeit und Reibung ist keine konservative Kraft. 10 km flach fährt man schneller als 5 km bergauf plus 5 km bergab.

Grüße,
Arne


Der Luftwiderstand zum Quadrat und die Leistung mit der dritten Potenz! P = F(Luftw.) x V

Fährt man z.B. die 2x5km Strecke mit konstant 200W, kann man die auf der Auffahrt verlorene Zeit nie auf der Abfahrt einholen.

Wo ist jetzt Dein Problem?
Für mich ist dort alles plausibel - ohne dass ich jetzt jeden Halbsatz dreimal vor und zurück gelesen hätte.

Wie ich auch schon sagte, in normalen Geschwindigkeitsbereichen kann man gut davon ausgehen, dass der Energieverbrauch eines Läufers nur von der Streckenlänge abhängt.
Bei sehr hoher Geschwindigkeit braucht er etwas mehr.

Kannst du das genauer erklären :confused: ?

TriSt

Nun es scheint aber richtig zu sein.. wenn ich hin und wieder mal mit ein paar übergewichtigen Damen jogge und ihn sage das es total egal ist wie schnell sie laufen... sie sollen nicht denken wenn sie ein gewisses tempo nicht erreichen würde es nix bringen... ich sage immer ob ich oder du um den see laufen.. hätten wir ein Gewicht wäre der Energiebedarf der gleiche... nur verbrauche ich die Energie in kürzerer Zeit...

Ich denke, dass die Bewegungsökonomie der wichtigste Faktor ist. Bei höherer Geschwindigkeit müssen die Muskelzellen schneller kontrahieren, was auch so viel heisst, dass alle Muskelzellen im kompletten Muskel besser synchronisiert laufen müssen. Andernfalls arbeiten verschiedene Muskelfasern gegeneinander, was den Energiebedarf erhöht, aber nicht zur Fortbewegung beiträgt. Außerdem werden beim schnelleren Laufen höhere Beschleunigungskräfte erreicht, d.h. um ein "abrutschen" der Motorproteine zu verhindern müssen entweder mehr Muskelfasern gleichzeitig arbeiten (beim Durchschnittsmenschen höchstens 50% bei Weltklasseathleten bis zu 95%, wenn ich mich nicht irre) oder es müssen mehr Motorproteine vorhanden sein, auf die die Kräfte dann besser verteilt werden. Allerdings braucht man dann zum Lösen des verkürzten Muskels mehr Kraft im Gegenspieler usw. ... Ich habe auch mal einen Vortrag gehört, in dem erwähnt wurde, dass der menschliche Gang nicht die schnellste und kraftvollste Fortbewegung wäre, aber die effizienteste im gesamten Tierreich (ist doch auch was...)
Ich denke dissipative Prozesse, wie Luftwiderstand und die Verformung von Materialien(wie Schuhe, aber auch Knochen) kann man bei den niedrigen Geschwindigkeiten erstmal vernachlässigen... aber who knows...