Расчетный метод определения механической работы

Внешняя механическая работа в спортивных туристских походах определяется как сумма горизонтальной и вертикальной составляющих по перемещению определенной массы на определенное расстояние.

Единицей расстояния может служить один метр пути, а единицей массы – один килограмм, тогда работа будет определяться в системе СИ джоулями, а в технической системе единиц кгм.

В технической системе работу туриста удобно оценивать на километр пути. Тогда энергетическая стоимость внешней механической работы определяется в кгм на километр пути перемещения одного килограмма массы, кгм/км × кг.

Элементарным расчетом по изменению потенциальной и кинетической энергии туриста при движении с рюкзаком можно показать, что доля механической работы, связанной с изменением кинетической энергии и доля механической работы по изменению потенциальной энергии при горизонтальном передвижении туриста, в сумме не превышают 5% «вертикальной» работы по преодолению сил тяжести при движении туриста «в гору» с уклоном больше 6° при скорости 3,6 км/час с рюкзаком около 10 кг.

Следует отметить, что такой режим нагрузки является типичным для спортивных походов низшей – первой категории сложности. При возрастании сложности увеличивается перепад высоты на километр пути, увеличивается вес рюкзака и уменьшается скорость движения, что приводит в расчете мощности работы к еще более высокому удельному весу «вертикальной» работы, составляющей не менее 95% внешней механической работы.

Из этого следует, что уровень значимости «горизонтальной» работы в спортивных походах не более 0,05 и, по определению, этой работой можно пренебречь в экспериментальных исследованиях, удовлетворяющих условию р < 0,05.

Тогда расчет внешней механической работы, с учетом определенных допущений сводится к определению перепада высот на километр пути или к определению среднего угла подъема местности или, что еще проще, к известной категории сложности участка спортивного похода. При этом категория сложности приобретает физический смысл рельефа пути с перепадом высот от 100 до 600 метров на один километр пути, что соответствует следующим категориям: 100м – первая, 200м – вторая, 300м – третья, 400м – четвертая, 500м – пятая, 600м – шестая. В таком случае категория характеризует физическую трудность пути и лишь косвенно отражает техническую сложность, методика оценки которой остается неизученной, но обогащенной оценкой физической трудности пути. Внешняя механическая работа является в настоящее время практически единственным объективным показателем нагрузочного режима в спортивных туристских походах. Причины этого следующие:

- внешняя механическая работа, в отличие от общих энергетических затрат туриста - величина, зависящая только от характеристик пути;

- внешняя механическая работа с достаточной точностью может определяться расчетным методом;

- внешняя механическая работа является основой для определения полных энергетических затрат туриста, включающих внутренние затраты метаболической энергии на всем пути туриста;

- внешняя механическая работа не зависит от показателей эффективности механической работы, так как при определении коэффициента механической эффективности остается независимой переменной;

- внешняя механическая работа туриста сопоставима с показателями тестирования на велоэргометре и может использоваться в оценке уровня подготовленности туриста к данному спортивному походу;

- внешняя механическая работа туриста является основой для прогнозирования пульсовых характеристик туриста, в зависимости от его подготовленности на любых участках пути по расчетной мощности работы на этом участке пути.