Энергетические затраты человека при различных видах деятельности

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ (МГУПП)

 

Кафедра «»

 

 

 

 

 

 

 

Энергетические затраты  человека при различных видах деятельности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

Введение

Уровень энергозатрат человека при  различных формах деятельности служит критерием тяжести и напряженности  выполняемой работы, имеет большое  значение для оптимизации условий  труда и его рациональной организации. Уровень энергозатрат определяют методом полного газового анализа, при этом учитывается объем потребления кислорода и выделенного углекислого газа. С увеличением тяжести труда значительно возрастают потребление кислорода и количество расходуемой энергии.

Тяжесть и напряженность труда характеризуются степенью функционального напряжения организма. Оно может быть энергетическим, зависящим от мощности работы (при физическом труде), и эмоциональным (при умственном труде), когда имеет место информационная перегрузка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формы трудовой деятельности

Виды трудовой деятельности человека можно классифицировать следующим  образом.

1.      Труд, требующий значительной мышечной активности.

2.      Групповая форма (конвейер), сопровождающаяся монотонностью, ритмом, определённым темпом, и зачастую связана с быстрым утомлением и нервным истощением.

3.      Механизированные формы труда.

4.      Автоматизированный труд. Характеризуется монотонностью и утратой творческого начала.

5.      Умственный труд. Характеризуется повышенным вниманием, большим объёмом информации, повышенным сенсорным напряжением, эмоциональностью, нервным напряжением, усиленным минеральным обменом в клетках мозга, возможностью стрессовых ситуаций.

В свою очередь умственный труд имеет следующие формы.

1.      Труд диспетчера (повышенное нервное напряжение вследствие большой личной ответственности, особенно на атомных электростанциях (АЭС) и в авиации).

2.      Управленческий труд (личная ответственность, большой объём информации).

3.      Творческий труд (эмоциональное напряжение, память, внимание).

4.      Труд преподавателя, медработника (контакт с людьми, большой объём информации, эмоциональное напряжение).

5.      Труд студентов и учащихся (повышенное внимание, память, стрессовые ситуации).

Любой вид трудовой деятельности имеет  следующие фазы изменения трудоспособности:         

1 фаза - врабатывание (для физического  труда затраты времени от нескольких  минут до 1,5 часа, для умственного  труда до 2,5 часов);       

 2 фаза - высокая работоспособность (примерно 2-2,5 часа);        

3 фаза - снижение работоспособности  (характеризуется утомлением, ухудшением  внимания, расстройством слухового  и зрительного анализаторов, увеличением  числа ошибок).

Статистически самая высокая производительность труда отмечается в такие дни недели как вторник, среда и четверг.

Работоспособность человека зависит  также от смены и времени внутри смены:

1.      максимальная работоспособность в 1 смене с 8 до 12 часов, во второй смене с 14 до 17 часов;

2.      минимальная работоспособность отмечается в ночной смене, примерно с 3 до 5 часов.

При организации своего труда желательно соблюдать следующие рекомендации:

1.      рабочее место должно отвечать требованиям эргономики и технической эстетики;

2.      сочетать физический труд с умственным, соблюдать чередование работы и отдыха, учитывая, что умственный труд требует более частых, но коротких перерывов, а физический наоборот.

Традиционный, официально принятый подход к проблеме восстановления энергетических затрат человека гласит, что на определённый объём работы необходимо затратить определённое количество энергии, которая, в свою очередь, должна быть восстановлена строго определённым количеством пиши.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход энергии  при различных формах деятельности

Суточный расход энергии человека включает величину основного обмена и энергию, необходимую для выполнения профессионального труда, спортивной и других форм мышечной деятельности. Умственный труд требует небольших  энергетических затрат. При физической же работе расход энергии может достигать очень больших величин. Например, при ходьбе энергии расходуется на 80 - 100% больше по сравнению с покоем, при беге - на 400% и более. расход энергия физический нагрузка

По характеру выполняемой производственной деятельности и величине энергетических затрат взрослое население может быть разделено на 4 группы. К первой группе относят лиц, профессии которых не связаны с физическим трудом. Суточный расход энергии у них составляет 2000 - 3000 ккал. У занимающихся полностью механизированным трудом расход энергии повышен до 3500 ккал. При немеханизированном уде суточный расход энергии может достигать 4000 ккал. Очень тяжелый немеханизированный труд вызывает расход энергии равный, 4500 - 5000 ккал. В отдельных случаях при выполнении длительной и тяжелой работы суточный расход энергии может повышаться до 7000 - 8000 ккал. С механизацией промышленности и сельского хозяйства, резко снизились энергетические траты у рабочих(например, при косьбе вручную суточный расход энергии достигает в среднем 7 200 ккал, при косьбе машиной - 3600 ккал). Спортивная деятельность сопровождается значительным увеличением суточного расхода энергии (до 4500 - 5000 ккал). В дни тренировок с повышенными нагрузками и соревнований в некоторых видах спорта (лыжные гонки, бег на длинные дистанции и др.) эти величины могут быть еще больше. При прочих равных условиях расход энергии тем больше, чем относительно длиннее и интенсивнее выполняемая работа.

Мышечная работа необходима для  нормальной жизнедеятельности организма. Количество энергии, затрачиваемое непосредственно на физическую работу, должно составлять не менее 1200 - 1300 ккал в сутки. В связи с этим для лиц, не занимающихся физическим трудом и расходующих на мышечную деятельность меньшее количество энергии, физические упражнения особенно необходимы.

На уровень расхода энергии  влияют также эмоции, возникающие  во время какой-либо деятельности. Они  могут усиливать или, наоборот, снижать  обмен веществ и энергии в  организме. Энергетические траты зависят  не только от величины выполняемой работы, но и от условий внешней среды, в которой производится работа: температура и влажность воздуха, барометрическое давление, сила ветра.

Ритм рабочих движений также  влияет на расход энергии. Однако ритм работы, вызывающий минимальный расход энергии, не всегда бывает наиболее выгодным. Вообще об утомительности работы нельзя судить по величине энергетических трат. Например, весьма утомительная статическая работа требует для своего выполнения меньше энергии, чем кажущаяся более легкой динамическая работа.

После окончания мышечной деятельности расход энергии некоторое время  остается еще повышенным по сравнению  с уровнем покоя. Это обусловливается  химическими процессами в мышце, связанными с окислением молочной кислоты  и ликвидацией кислородного долга.

При выполнении человеком механической работы коэффициент, полезного действия может достигать 20 - 25%. Вся остальная  освобождаемая энергия превращается в тепло. КПД при физической работе зависит от структуры движений, их темпа, от количества вовлекаемых в работу мышц, от тренированности выполняющего работу.

Расход энергии при различных  видах деятельности

Вид деятельности	Энергозатраты на 1 кг массы тела
	ккал/мин	Дж/сек
Труд столяра и металлиста	0,0571	3,98
Труд каменщика	0,0952	6,64
Труд тракториста	0,0320	2,23
Труд сельхозрабочего	0,1100	7,67
Труд хозяйственно-бытовой	0,0573	3,99
Умственный труд в лаборатории  сидя	0,0250	1,76
Умственный труд в лаборатории  стоя	0,0360	2,52
Занятия в училище	0,0264	1,85
Личная гигиена	0,0290	2,02
Надевание и снятие обуви и одежды	0,0281	1,96
Приём пищи сидя	0,0236	1,65
Отдых стоя	0,0264	1,84
Отдых сидя	0,0229	1,59
Отдых лёжа без сна	0,0183	1,28
Уборка постели	0,0329	2,29
Сон	0,0155	1,28
Физические упражнения	0,0648	4,52
Ходьба 110 шагов в 1 мин	0,0680	4,74
Ходьба 6 км/ч	0,0714	4,98
Бег 8 км/ч	0,1357	9,46
Бег 10,8 км/ч	0,1780	12,4
Езда на велосипеде со скоростью 10-12 км/ч	0,1285	8,96
Плавание со скоростью 50 м/мин	0,1700	11,85

 

 

 

 

 

 

 

Расход энергии при различных видах спортивной деятельности

Виды спорта	Мужчины	Женщины
Гимнастика, фехтование	3600-4200	3000-3600
Волейбол, баскетбол	4200-4500	3600-3800
Бегуны на кор.дист., прыгуны, метатели	3700-4200	3200-3600
Бегуны на длинные дист.	5000-5500	4200-4700
Бокс, борьба, тяжёлая атлетика
лёгкий вес	4200-4500	3700-4000
средний вес	4800-5000	4100-4500
тяжёлый вес	5600-6000	4600-5200
Горные лыжи, прыжки с трамплина	4400-4600	3800-4100
Лыжные гонки	5200-5800	4200-4800
Коньки	4400-4800	3700-4100
Гребля	5200-5600	4200-4800
Плавание	4200-4800	3600-4100
Стрельба	3900-4300	3300-3600
Конный спорт	3800-4200	3400-3800
Велоспорт	5400-6000	4100-4600

Две последние таблицы рассматриваются  как средние т.к. уровень реальных энерготрат колеблется в зависимости от степени тренированности человека, внешних условий и других факторов. Учитывая недостаточную точность метода определения энергозатрат с помощью этих таблиц, полученные результаты надо увеличить на 10-15%.

 

Расход  энергии в покое и при физической нагрузке

Рост физической нагрузки ведёт  к повышению расхода энергии, получаемой из спортивной диеты. Из таблицы  мы видим, например, что медленная  ходьба увеличивает расход энергии  по сравнению со сном в 3 раза, а бег на короткие дистанции - более чем в 40 раз.

Расход энергии  в покое и при физической нагрузке

Характер нагрузки, состояние  организма	Расход энергии за 1 мин на 1 кг массы тела, калл
Сон	0,0155
Отдых лёжа (без сна)	0,0183
Умственная работа сидя	0,0243
Чтение вслух	0,025
Стояние во дворе	0,025
Ходьба 50 метров в минуту	0,051
Ходьба 6 км/ч	0,071
Ходьба в помещении 100 м/мин	0,109
Ходьба на лыжах по ровному месту	0,119
Плавание	0,119
Ходьба 8 км/ч	0,1548
Ходьба перемежающаяся с бегом, 140 м/мин	0,1803
Передвижение по полосе препятствий	0,2257
Переползание	0,3548
Бег 60 м на соревнованиях	0,6479

Существенно влияет на энергетические траты уровень тренированности. Спортивная тренировка уменьшает расход энергии предохраняет организм спортсмена от переутомления, укорачивает период восстановления сил после работы, даёт возможность развивать в короткие сроки значительной напряжение.

Достигается это лучшей координацией движений, большей приспособляемостью сердечно-сосудистой и дыхательной систем к работе, а также определёнными сдвигами в обменных процессах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Восполнение энергетических затрат человека

По существу, пищеварение представляется "печью", где сжигаются "дрова" - белки, жиры и углеводы, имеющие  рассчитанное количество энергии (1 грамм жира даёт 9,3 ккал, 1 грамм углеводов и 1 грамм белка - по 4,1 ккал). В соответствии с этим энергия расходуется:

1.      на обеспечение жизнедеятельности (вместе с терморегуляцией) - примерно 50-60% (1 ккал на 1 кг массы тела в час, а во время сна примерно 0,93 ккал на 1 кг массы тела в час);

2.      на согревание и усвоение пищи - 10-15%;

3.      на трудовую и иную физическую активность - 30-40%.

Энергозатраты - очень лабильный (подвижный) показатель и зависит от многих параметров: пола, возраста, характера производственной деятельности и т.д.

При сбалансированном питании энергию  организм человека должен получать в  среднем:

·         из углеводов, примерно 63%;

·         из жиров, ориентировочно 22%;

·         из белков, примерно 15%.

Ниже, в табл. 1.3, приведены расчётные  нормы необходимого количества калорий, белков, жиров и углеводов в  зависимости от тяжести труда.

Таблица 1.3 - Научно обоснованные нормы  энергопотребления в день для  разных групп взрослого населения (в килокалориях и граммах)

Группа по труду	Возраст	Для мужчин 70 кг				Для женщин 60 кг
		Энергия	Белки	Жиры	Углеводы	Энергия	Белки	Жиры	Углеводы
1.Умственный труд, руководители	18-29  30-39  40-59	2800  2700  2550	81  88  83	103  99  93	378  365  344	2400  2300  2200	78  75  72	83  84  81	324  310  297
2. ИГР, обслуживающий  персонал	18-29  30-39  40-59	3000  2900  2750	90  87  82	110  106  101	412  399  378	2550  2450  2350	77  74  70	93  90  86	351  338  323
3. Станочник, шофер,  слесарь	18-29  30-39  40-59	3200  3100  2950	96  93  88	117  114  108	440  426  406	2700  2600  2500	81  78  75	99  95  92	371  358  344
4. Строитель, плотник	18-29  30-39  40-59	3700  3600  3450	102  99  95	136  132  126	518  504  483	3150  3050  2900	87  84  80	116  112  106	441  427  406
5. Шахтер, сталевар, землекоп	18-29  30-39  40-59	4300  4100  3900	118  113  107	158  150  143	602  574  546

 

Дополнения к таблице 1.3.

1.      При беременности (5-9 месяцев) примерная норма - 2900 ккал и не менее 100 грамм белка.

2.      Кормящая мать - 3200 ккал и не менее 112 грамм белка.

3.      Для жителей северных областей энергопотребление (ккал) рекомендуется увеличить на 10-15% за счёт увеличения нормы потребления жира (на 40%).

4.      Жителям южных областей рекомендуется уменьшить норму энергопотребления на 5% за счёт уменьшения нормы потребления жира.

5.      Расход энергии зависит от условий труда, например, энергозатраты на одну и ту же работу, но выполненную при оптимальной и неудобной позах могут различаться в несколько раз.

6.      На тяжёлых работах и работах с вредными или опасными условиями труда запрещается применение труда женщин и лиц моложе восемнадцати лет (статья N 10 федерального закона "Об основах охраны труда в Российской Федерации). 

 

Самый энергоёмкий орган у человека - головной мозг, при массе примерно 2% от массы тела, он потребляет около 20% от всей поступающей энергии. 
Здоровье и работоспособность человека зависят от сохранения постоянной нормальной массы тела.

В мировой статистике отмечается следующее:

1.      превышение массы тела на 20% от нормы увеличивает риск заболеть диабетом в 3-5 раз, повышает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний на 60%;

2.      один лишний килограмм массы тела добавляет 1% к риску преждевременной гибели;

3.      с избыточной массой тела живут на 10-12 лет меньше.

Следует учитывать, что если 120 лет  назад люди затрачивали на работу более 90% от энергии, расходуемой на физическую активность, то в настоящее время, в экономически развитых странах, примерно 1%. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Труд, будь он физический, умственный, творческий, играет важнейшую роль в жизни человека. Он не только является посредником получения материальных средств, но и основополагающим критерием в определении социального статуса человека. Кроме этого от характера и интенсивности трудовой деятельности в значительной степени зависят физическое и психическое состояния человека: его самочувствие, настроение, и т.д.

Следовательно, каждому человеку необходимо знать основы физиологии туда, как  необходимо правильно построить  режим труда и отдыха, чтобы  увеличить производительность труда, не ухудшив свое самочувствие.