Od večného pohybu k nulovej diéte - PDF na stiahnutie zadarmo
1 Od večného stroja k nulovej diéte Mýty o priberaní a chudnutí na fyzikálnej skúšobnej stolici DDr. Martin Apolin GRG17 a Uni Wien/Physik-Didaktik Hmotnosť človeka, jeho váha a jeho strava sú oblasťou mýtov a legiend Pokiaľ ide o chudnutie, najsilnejšie pruhy sa ohýbajú klamstvom. Niet sa čomu čudovať, veď takto sa dá zarobiť enormné množstvo peňazí. S energetickým zákonom môžete túto tému postaviť na vedecké nohy! Zákon o energii prvýkrát formuloval lekár Robert Mayer v roku 1842. arteriálna krv venózna krv V trópoch je krv ľahšia, a preto je viac okysličená ako v Európe. Menšia spotreba kyslíka znamená menší výdaj energie. Je to spôsobené vyššími teplotami v trópoch. 1
2 Záver: Takže teplo je tiež formou energie! C 6 H 12 O O 2 = 6 H 2 O + 6 CO 2 + energia ľudské rastliny. To dalo Mayerovi predstavu, že celková energia musí byť všeobecne konštantná, a preto ju nemožno generovať ani zničiť. Experimentálne usporiadanie joulov na stanovenie premeny mechanickej energie na teplo. Hmotnosť klesne a pracuje s miešadlom, ktoré trením ohrieva vodu. Sémanticky komprimovaný energetický princíp: nepridáva sa ani nestráca joule! Je to jedna z najznámejších viet vo fyzike. Zákon energie sa nezastavuje ani u ľudí. Exkurz: Čo je to život? 2
3 V systéme, ktorý je ponechaný na svoje vlastné zariadenia, sa porucha zvyšuje, t. J. Entropia! Porucha vo vesmíre celkovo rastie. Udržiavanie entropie alebo zníženie entropie vo vnútri tela musí byť preto kompenzované zvýšením entropie v prostredí (2. HS termodynamiky). Čo je teda život? Voľne adaptované od Erwina Schrödingera 1944: Živé systémy absorbujú chemickú energiu a negatívnu entropiu z prostredia a vydávajú tepelnú energiu a entropiu. Stručne povedané: živé systémy musia vždy vydávať teplo! Živé systémy si preto musia tiež dobíjať energiu! Energetická bilancia 3
4 V zásade možno všetko o priberaní a chudnutí zhrnúť takto: hmotnosť zostáva rovnaká hmotnosť klesá prírastky hmotnosti Prednáška by sa v tomto bode mohla skutočne skončiť 4
5 Nie je pridaný ani stratený joule! Tu prichádzajú jouly! Zákon energie nie je splnený! Mýtus o umelcovi hladu, ktorý nikdy nemusí jesť, je možné vyvrátiť okamžite pomocou energetického zákona a druhého zákona termodynamiky. Poďme na to ezotericky! Je to možné s ľahkou výživou? Ako funguje ľahká výživa? Vôbec nie! Ale poďme predstierať, že to funguje 5
6 Sme veľmi veľkorysí a prijímame 300 W/m 2. Ako môžete odhadnúť povrch človeka? Pomocou Mostellerovho vzorca: Jogín s veľmi dobre odhadnutými 70 kg a 170 cm má povrch tela 1,8 m 2. Veľkoryso sa zaokrúhľujeme na 2 m 2. Slnkom môže byť osvetlená najviac polovica tela, teda 1 m 2. To je tiež dobrý odhad, pretože ľudia majú aj bočné povrchy a slnko môže vychádzať zboku. V ideálnom prípade môže byť pokožka jogínov ožiarená 300 W. Predpokladajme, že jogín je schopný vo svojej koži fotosyntetizovať. Skutočná účinnosť kolíše medzi 0,1 a 8% v závislosti od frekvencie, teploty vzduchu a obsahu CO 2 vo vzduchu. 6.
8 Vstupná strana Čo je vstup? Čo jeme Nie! Urobme krátky topologický odklon. Čo je človek topologicky? Kalich a torus sú pre človeka homeomorfné (so sponami do nosa) a torus sú homeomorfné 8
9 Vstup teda nie je to, čo jeme, ale iba to, čo sa dostane cez črevnú stenu do torusu. Existuje liek, ktorý, neformálne povedané, vyvoláva selektívne mastné hnačky. Látka orlistat, známa pod obchodným názvom Xenical, inhibuje enzýmy štiepiace tuky v gastrointestinálnom trakte. Strata na vstupe je oveľa väčšia (až okolo 10%). Existuje však riziko, že si cucnete nohavice. Energetické hodnoty pre tie látky, ktoré majú pre človeka fyziologickú výhrevnosť. Výhrevnosť potravín sa určuje v bombovom kalorimetri. Kus uhlia má pre človeka fyzickú, ale nijakú fyziologickú výhrevnosť. 9
10 Rovnocenné hodnoty pre pohlavie Priama kalorimetria na výstupnej strane, klasický zvierací kalorimeter podľa Lavoisiera 10
11 Substrát Sacharidy Tuky Bielkoviny Kalorický ekvivalent na liter O 2 21,2 kj (5,0 kcal) 19,6 kj (4,7 kcal) 19,7 kj (4,7 kcal) nepriama kalorimetria Bazálny metabolizmus Podiel rýchlosti metabolizmu v pokoji Bazálny metabolizmus u žien [kj/deň]: kg x 90 Bazálny metabolizmus u mužov [kj/deň]: kg x 100 Bazálny metabolizmus u žien [Y/s = W]: kg x 1,04 Bazálny metabolizmus u mužov [Y/s = W]: kg x 1, 16 Bazálny metabolizmus ženy [F/m 2]: 39 Bazálny metabolizmus muži [F/m 2]: 43 11
12 Jeden je možné skontrolovať bazálny metabolizmus pomocou zákona Stefana-Boltzmanna: P = σ A T 4 (σ = 5, Wm -2 K -4) Z tohto dôvodu sa v zjednodušenej podobe predpokladá, že telo je čierne telo. Pretože to neplatí presne pre ľudí, radiáciu trochu preceňujeme. Výsledkom je teda horná hranica bazálneho metabolizmu. P = σ A T 4 P tot = P out - P in Priemernú teplotu povrchu tela odhadujeme na 32 C. 12
13 Pri vonkajšej teplote 28 ° C a predpoklade, že 46% tepla emituje radiácia, je výsledkom 84 wattov pre ženy (plocha tela 1,6 m 2) a 100 wattov pre mužov (plocha tela 1,9 m 2). hlavne z povrchu! Mýtus: V starobe je ťažšie chudnúť alebo ľahšie priberať. Niečo na tom môže byť! Výkon a celkový predaj 13
14 Ako sa dostanete z bazálneho metabolizmu do celkového metabolizmu? Pomocou úrovne fyzickej aktivity alebo skrátene PAL. Ťažkosti s prácou a správaním vo voľnom čase výlučne sedavá alebo ležiaca činnosť výlučne sedavá činnosť s malými alebo žiadnymi namáhavými voľnočasovými aktivitami sedavá činnosť s malými alebo žiadnymi namáhavými činnosťami vo voľnom čase, prevažne chôdza alebo státie, fyzicky náročná pracovná činnosť. Pracovníci v kancelárii, presná mechanika 1,6 - 1,7 1,8 - 1,9 2,0 - 2,4 Laboratórni technici, vodiči, študenti, montéri kj/deň kcal/deň watt GU, PAL 1, človek 80 kg kj/deň kcal/deň watt PAL GU, Ako sa dostanete k PAL? Použitie metódy s dvojitým označením vody: 1 H 2 18 O, 2 H 1 H 16 O alebo 2 H 1 H 18 O. 14
15 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 Voda, oxid uhličitý a kyselina uhličitá sú v dynamickej rovnováhe. Môže sa preto stať, že atóm 18 O, ktorý bol pôvodne v H20, je neskôr v C02. Značený kyslík sa potom stráca dychom. CO 2 + H 2 O H 2 COO 2 COO + H 2 O Stručne povedané: značený kyslík sa stráca rýchlejšie ako značený vodík. Vydychovaný CO2 sa dá odhadnúť z rozdielu az toho celkového obratu. Celkom prepracované, ale veľmi elegantné! Táto metóda má presnosť medzi 2 a 8%. Mýtus: Existujú jedlá s negatívnou energiou! To by znamenalo, že energia by musela mať negatívne znamenie. Čím viac budete jesť, tým viac by ste chudli! To by bolo skvelé! 15
16 Negatívna energia samozrejme znamená negatívnu energetickú bilanciu. Hovorí sa o tom, že existujú zvláštne fyzikálne efekty, v ktorých by mohla hrať úlohu negatívna energia, ale to je veľmi špekulatívne a úplne neopodstatnené. Exotická hmota teda, žiaľ, nie je jedlá. Takže: Existujú jedlá, ktoré vyžadujú viac energie na trávenie ako obsahujú! To je tiež nezmysel! Príklad zvýšeného obratu tela tráviacou prácou. Šípky označujú čas, kedy ľudia jedli. Prerušovaná čiara zobrazuje bazálny metabolizmus, šedá oblasť označuje tvorbu tepla súvisiaceho s potravinami. Tráviace straty To je koľko percent energie výživných látok a etanolu je potrebných na ich trávenie alebo premenu. Hodnoty je potrebné chápať iba ako vodítko. 16
17 Celá energetická bilancia v skratke
18 Mýtus: Existujú ľudia, ktorí môžu jesť, čo chcú, a napriek tomu nepriberajú. Naše skúsenosti tento mýtus podporujú. Ako je to však možné vysvetliť v rámci energetického zákona? Vezmite prosím na vedomie: vrtenie sa, márne cykly a rozpájanie bielkovín. Napríklad obrat pri krútení sa v sede môže byť väčší, ako keď stojíte na mieste. Niektoré testované osoby majú ďalší denný obrat až 3 350 kj (800 kcal) pri fidgetingu, teda neusporiadaných pohyboch. Fidgeting je súčasťou energetického drobného dobytka a robí veľa svinstva. Márne cykly (zbytočné cykly) V literatúre sú uvedené konkrétne čísla pre jednotlivé rozdiely v činnosti márnych cyklov. Rozdiel môže byť až 2100 kJ (500 kcal) za deň. Je to veľmi úctyhodné číslo, pretože to zodpovedá pätine denného energetického výdaja. 18
19 Existujú aj odpojovacie proteíny (UCP). Ošúchanie, márne cykly a odpojenie bielkovín môžu vysvetliť, prečo môžu niektorí ľudia toľko jesť beztrestne. Ak nepriberáte, musí byť vždy vyvážená energetická bilancia. Pozrime sa na niekoľko ďalších mýtov: Budem priberať už pri pohľade na jedlo! alebo priberiem iba na vôňu jedla! Denne konzumujem iba 1000 kcal a stále priberám. Prvé dve vyhlásenia samozrejme nie sú myslené vážne, ale sú metaforou skutočnosti, že je jednoduchšie ich začať. Musíte to však vedieť ospravedlniť v súvislosti s energetickou rovnováhou. 19
20 mýtov: iba tuk vás robí tučnými. Sacharidy vás zbavia tuku. Všetky potraviny v tvare kocky tu majú výhrevnosť, ktorá zodpovedá dennej potrebe. 20
22 A tak ďalej a tak ďalej Pozrime sa teraz na energetický výdaj pohybom! Koľko musí urobiť vaše telo, keď váš rotoped ukazuje 100 W? 100 W? Exkurz: hrubý a čistý výstup! Žiarovka, 100 W hrubý výkon 100 W čistý výkon 5 W De Lorean DMC 12, 100 kw hrubý výkon 350 kw čistý výkon 100 kw V každodennom živote a technológiách sa hrubý a čistý výkon zmiešajú. V ďalšom sa vždy počíta s vnútorným výkonom, to znamená s hrubým výkonom. 22
23 Koľko musí urobiť vaše telo, keď váš rotoped preukáže 100 W? Asi 400 W! Prečo je vyčerpávajúce držať kufor? Nerobia sa práce na zdvíhaní ani akcelerácii. Neporušuje sa tým zákon o energetike? ATP je všeobecná energetická mena živých bytostí. Mýtus: V živote som nič nezmenil a napriek tomu som zrazu pribral pár kíl (2. časť). 23
24 Jedna osoba (80 kg) chodí dvakrát denne na štvrté poschodie (12 metrov, účinnosť 23%). To zodpovedá asi 83 kJ. V roku to predstavuje asi kj, čo znamená odbúranie asi 1 kg tuku. Ak zrazu prestanete chodiť, priberáte. Hľadať obrázok: Kde je chyba? Senzačným nálezom v posledných rokoch bol ochranný efekt dobrého stavu kondície pred ďalšími rizikovými faktormi (fajčenie, vysoká hladina cholesterolu alebo hypertenzia). Vyškolené osoby s týmito rizikovými faktormi mali nižšiu úmrtnosť ako netrénované osoby bez jedného z týchto rizikových faktorov! Fyzická nečinnosť sa tak javí ako ešte väčší a výrazne podceňovaný rizikový faktor, ako sa doteraz predpokladalo (Moosburger 2004). Výkon pri chôdzi Výkon pri zdvíhaní (čistý) P = (mgh)/t Ak sa chcete dostať k celkovému výkonu, musíte brať do úvahy efektívnosť! To je okolo 25%. Hrubý produkt je preto 4-krát väčší ako čistý produkt. mgh P = 4 = 4 t mgh dĺžka kroku rýchlosť chôdze 24
25 Výdavky na výkon [W] Muži Ženy 0 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 Rýchlosť chôdze [m/s] Predpoklad: Dĺžka kroku je 70 cm. Odhadnime čas výkonu pri behu. Tu existuje užitočné pravidlo, že prevádzate 4,2 kj (1 kcal) na kilometer a na kilogram telesnej hmotnosti. Pomocou neho môžete odhadnúť výkonnosť. Výdavky na výkon [W] Odhad behu Odhad chôdze Tempo [m/s] Muži Ženy Mýtus: Už pri pár minútach cvičenia denne môžete po krátkej dobe dosiahnuť viditeľný úspech. Odhadnime čas na stratu 1 kg tuku na príklade behu. Na kilometer behu a na kilogram telesnej hmotnosti prevediete 4,2 kj (1 kcal). Ubehnuté kilometre preto závisia od hmotnosti. Jeden kilogram telesného tuku má výhrevnosť kj (7140 kcal). 25
26 Pravidlo: Ak chcete získať kilometre, ktoré majú zhodiť 1 kg, musíte vydeliť 7000 svojou hmotnosťou. Ak teda človek so 70 kg nabehne každý deň jeden kilometer (5 minút) alebo 1,6 kilometra (20 minút), potom, ak inak nezmení svoj život, stratí iba zhruba kilogram tuku za zhruba 100 dní. Mýtus: Za týždeň môžete schudnúť 5 kg. Predtým, ako sa pustíme do mýtu, krátke odbočenie: Masové zloženie tela. 26
27 Ak chcete schudnúť, potom samozrejme chcete schudnúť. Rakúsky psychológ a kabaretný umelec Bernhard Ludwig odporúča: Dajte svoje váhy svojmu smrteľnému nepriateľovi! A ďalej hovorí: Pre autodiagnostiku sa nezáväzne postavte pred veľké zrkadlo. Ak to nestačí, choďte nahí. Ak to nestačí, trochu sa pohnite. “27
28 Späť k mýtu: Za týždeň môžete schudnúť 5 kg. Ako dlho musíte robiť nulovú diétu, aby ste stratili 1 kg tuku? 1 kg telesného tuku má výhrevnosť kj. Denná potreba človeka je okolo kj. 3 dni musíte držať nulovú diétu, aby ste stratili 1 kg tuku. Za týždeň zvládnete len niečo málo cez 2 kg aj pri nulovej diéte. Zvyšok je voda alebo v horšom prípade svalová hmota. Ergo: Za týždeň môžete schudnúť možno 5 kg, ale nie 5 kg tuku! Ale bude to ešte horšie: Odhad bol iba výpočtom dojičky, pretože nulová diéta znižuje bazálny metabolizmus a tým aj celkový metabolizmus. To zase vedie k známemu jojo efektu. 28
29 Najväčší mýtus zo všetkých: Aby ste stratili tuk, musíte trénovať metabolizmus tukov. Mýtus o spaľovaní tukov je najtrvalejší, najrozšírenejší a najväčší mýtus zo všetkých. Je to nenapraviteľné a znie to úplne logicky - odbúravanie tukov iba tukovým metabolizmom. Je pravda, že nižšia intenzita má tendenciu odbúravať tuky a vyššia intenzita rozkladá sacharidy. Mýtus je ale stále nesprávny. Aby sme to odhalili, musíme urobiť iba pár krokov dozadu.Na chudnutie potrebujeme negatívnu energetickú bilanciu. Von. To, ako k tomu dôjde, je irelevantné. Nezáleží na tom, ako rýchlo bežíte a na koľko častí trasu rozdelíte! 29
30 Podrobne: čím viac sacharidov svaly spália počas tréningu, tým menej sa spália potom. Potrebná energia sa jednoducho odoberá z tukových zásob. A preto môžete chudnúť aj vtedy, ak ste počas cvičenia v metabolizme sacharidov. V tomto prípade sa tuk spaľuje hlavne po cvičení. Mýtus Mimochodom, toto je dvojitý mýtus. Musíte sa nechať behať aspoň ½ hodiny, aby ste sa dostali do metabolizmu tukov a aby ste schudli, je hotovo. Opäť: Nezáleží na tom, ako rýchlo bežíte a na koľko častí ste trasu rozdelili! V pokoji máte asi 90% metabolizmu tukov! 30
31 Index telesnej hmotnosti interpretovaný fyzicky BMI je definovaný ako hmotnosť pomocou (výška v metroch) 2. Jednotkou BMI je preto kg/m 2. Už ste niekedy premýšľali o tom, čo je BMI a jeho kuriózna jednotka? mal by? Mýtus: BMI dvoch ľudí s rôznymi výškami, ale rovnakou postavou, je rovnaký. Ale veľmi jednoduchou geometrickou úvahou možno preukázať, že to nemôže byť pravda. Všeobecný dôvod, že BMI je úmerný výške (h): BMI = kg/m 2
h a) lakte; b) Ellen bola izometricky zväčšená o 10%. Pretože výška nad štvorcom sa tiež zvyšuje o 10%, zvyšuje sa aj BMI o 10%. 31
Nárast hmotnosti asi o 25% + = Ďakujeme za pozornosť! 32