Potència del cos humà

La potència del cos humà és la capacitat d'efectuar un treball mecànic en un temps determinat. Considerat com un motor, el cos humà disposa d'un potència específica (variable en cada cas i segons el temps que calgui mantenir-la) que pot aprofitar de maneres diferents.

Tricicle accionat amb els braços.
Rickshaw a Índia, 2012
”White Dwarf”, dirigible mogut amb pedals.

Treball mecànicModifica

El treball mecànic o energia és el resultat d'aplicar una força al llarg d'un cert espai. Aquest concepte fou introduït pel físic francès Gaspard Gustave de Coriolis.

PotènciaModifica

En física la potència és la quantitat de treball efectuat per unitat de temps. En el Sistema Internacional es mesura en watts; se sol representar amb la lletra P. L'any 1783 James Watt va introduir el horsepower com a unitat de mesura de la potència mecànica.[1][2]

Potència disponibleModifica

El metabolisme basal d'una persona es pot expressar en forma de potència i és de l'ordre de 80 watts.[3] Indica l'energia calorífica que emet el cos de la persona en situació de repòs. En una jornada de vuit hores, una persona sana i activa que realitza un treball moderat (però intens i sense repòs) desenvolupa una potència mecànica de 75 watts.[4] Durant una hora d'exercici físic intens la potència d'una persona varia entre 60 i 150 watts.

Un ciclista professional ben entrenat pot desenvolupar una potència de 1.000/1.100 watts en períodes molt curts. O mantenir una potència de 400 watts durant una hora.

AprofitamentModifica

Qualsevol activitat humana, especialment les accions de tipus predominantment físic, necessita un consum d'energia. L'energia arriba a l'organisme en forma d'aliment i es gasta (bàsicament) en energia mecànica produïda pels músculs i calor que es dissipa a l'exterior. (El consum energètic del cervell no es considera en la present presentació).

L'aprofitament de la potència disponible d'una persona, de les seves capacitats físiques, resulta de la seva dedicació a qualsevol activitat elegida o exigida per les circumstàncies. Aquest aprofitament pot efectuar-se:

  • per acció directa, amb el cos nu i equipaments o eines simples (roba, sabates, guants, crampons,...)
  • mitjançant accionaments mecànics (mecanismes, màquines, vehicles,...)
  • emmagatzemant l'energia en acumuladors

ActivitatsModifica

DesplaçamentsModifica

Els desplaçaments d'una persona, sola o carregada, poden analitzar-se sota la classificació general de transports amb energia humana. Aquesta mena de transports poden ser:

Desplaçaments sense vehicleModifica

  • Caminar
    • Sense càrrega
    • Amb una càrrega moderada
    • Amb una càrrega pesant
  • Córrer
  • Saltar
  • Grimpar
  • Escalar
  • Nedar

Exemples històricsModifica

  • Els soldats d'infanteria romans, en campanya i en entrenaments (dos o tres cops cada mes) havien de caminar 20 milles diaries carregats amb totes les armes, menjar i tres o quatre estaques de fusta amb punxes per un costat. Les estaques permetien bastir una palissada i fortificar un campament (castrum) en molt poc temps.[5][6][7][8]
  • Almogàvers. En el setge de Messina per part dels francesos, Pere el Gran trameté 2.000 almogàvers per a ajudar els sicilians. Caminaven tan de pressa que feren en tres dies un viatge de sis jornades.[9][10]
  • Xerpes i altres portadors. Encara en temps actuals hi ha persones que transporten habitualment pesos molt grans.

Desplaçament amb vehiclesModifica

Hi ha tota mena de vehicles moguts per energia humana. Per terra (bicicletes, patinets,...), per aigua (canoes, gussis, patins de pedals, submarins,...) i per aire (avions i helicòpters; també hi ha exemples de dirigibles amb propulsió humana).

EsportsModifica

Esports sense equipament auxiliarModifica

  • Curses d'atletisme

Esports amb equipament auxiliarModifica

  • Jocs de pilota
  • Bitlles
  • Cúrling
  • Golf

ArmesModifica

Moltes armes es basen en l'aplicació de l'energia humana.

Equipaments accionats per energia humanaModifica

D'accionament directeModifica

Amb acumuladors d'energiaModifica

L'energia humana aplicada a alguna mena d'acumulador permet ser usada en un moment posterior. També permet multiplicar la potència d'alguna aplicació (consumint en poc temps l'energia acumulada durant molta estona) o aplicar una força sobtada més gran que la de la persona (per exemple en una ballesta).

  • L'energia mecànica pot acumular-se en forma d'energia potencial o d'energia cinètica. Un cop transformada, hi ha formes d'energia elèctrica, química i altres, que també poden emmagatzemar-se.

Aparells de cordaModifica

 
Rellotge de cu-cut amb mecanisme de peses.

Els aparells de corda foren molt populars abans de gran difusió de les piles elèctriques. Rellotges, caixes de música, fonògrafs,... El mecanisme és prou senzill. La persona fa girar una clau o una maneta de l'instrument. Aquesta acció fa tensar una molla d'acer dins de l'instrument i això acumula energia mecànica. Accionant el fiador de l'instrument, aquest s'engega i funciona fins que la molla es destensa del tot.

  • Les expressions "mecanisme de corda" i "donar corda", associades sovint als mecanismes que emmagatzemen energia en una molla, prové dels sistemes mecànics dels rellotges antics (i alguns de moderns de pared) que funcionaven amb una pesa. L'energia potencial de la pesa, situada a una certa altura i penjada d'una corda, s'anava cedint quan baixava (sempre estirant de la corda). Cada un cert temps calia fer pujar la pesa, "donant-li corda".

Volants d'inèrciaModifica

En certes aplicacions l'energia humana s'emmagatzema en volants d'inèrcia. La persona va impulsant i accelerant un volant que gira lliurement fins que aquest assoleix una velocitat adequada. Amb un sistema d'embragatge, aquesta energia acumulada pot aplicar-se sobtadament per a l'aplicació pre-determinada.

  • Una de les aplicacions típiques del sistema anterior és l'engegament de motors de combustió interna. En motors petits l'arrencada manual directa és possible. En motors més grans cal acumular energia per a poder-los arrencar.[11]

Aigua elevadaModifica

L'acumulació d'aigua (o qualsevol material pesant) a una certa altura suposa una energia potencial. El seu aprofitament suposa que l'aigua caigui i es vagi "gastant".

  • Una aplicació típica era en les clepsidres o rellotges moguts per aigua. Periòdicament calia omplir un dipòsit situat a un nivell superior.
  • En cases antigues hi havia un sistema intern de distribució d'aigua basat en un dipòsit que calia omplir manualment.

Aire a pressióModifica

L'aire comprimit és una forma d'energia potencial.

  • Una aplicació senzilla és la dels instruments anomenats sacs de gemecs. El músic bufa i omple el sac de pell. Pitjant un plec del sac, impedeix que l'aire surti per l'entrada del sac (com en una vàlvula antiretorn). Amb el braç va pitjant el sac i comprimint l'aire sense bufar contínuament.
  • Els cremadors de petroli a pressió funcionen comprimint aire. Aquest aire comprimit va impulsant el combustible cap al cremador, on es produeix la flama.

Equipaments d'emergènciaModifica

 
Radio amb mecanisme de corda. La maneta és en posició oberta, preparada per a donar corda.

En situacions de catàstrofe natural o emergències en general, és possible emprar equipaments que puguin fer anar les persones. Directament o amb energia acumulada.

  • Aparell receptor de radio amb mecanisme de corda.
  • Làmpada elèctrica carregada manualment.
  • Cambra hiperbàrica inflable, operada amb energia humana.
    • Els pacients afectats pel mal d'altura, un període de respiració amb aire lleugerament comprimit (dins d'una mena de tenda inflada) pot efectuar-se sense necessitat d`haver-los de baixar d'altitud.
  • Bomba pneumàtica de pedal per a inflar bots salvavides

ReferènciesModifica

  1. An Introduction to English for Academic Purposes: A Theme-based, Study-skills Approach. Edicions Universitat Barcelona, 1997, p. 32–. ISBN 978-84-89829-83-1. 
  2. Dennis R. Heldman. Encyclopedia of Agricultural, Food, and Biological Engineering (Print). CRC Press, 29 agost 2003, p. 771–. ISBN 978-0-8247-0938-9. 
  3. Cross, R. & Spencer, R. 2008. Sustainable gardens. CSIRO Publishing, Collingwood, Melbourne. ISBN 978-0-643-09422-2
  4. Eugene A. Avallone et. al, (ed), Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers 11th Edition , Mc-Graw Hill, New York 2007 ISBN 0-07-142867-4 page 9-4
  5. Flavius Vegetius Renatus. The Military Institutions of the Romans. Lulu.com, 27 gener 2017, p. 21–. ISBN 978-1-365-71429-0. 
  6. Francisco VILLAMARTIN. Nociones del Arte Militar, etc. [With maps.], 1863, p. 158–. 
  7. James R. McCredie. Fortified Military Camps in Attica. ASCSA, 1966, p. 98–. ISBN 978-0-87661-511-9. 
  8. Flavius Vegetius Renatus. Epitoma rei militaris. In aedibvs B.G. Tevbneri, 1869, p. 25–. 
  9. José María Moreno Echevarría. Los almogávares. E[diciones] M[arte, 1970. 
  10. Ramón Muntaner. Chronica, o descripcio dels fets, e hazanyes del inclyt rey don Iaume primer rey Darago, de Mallorques, e de Valencia ... Feta per lo Magnifich en Ramon Muntaner ... en casa de Iaume Cortey librater, 1562, p. 113–. 
  11. Motor monocilindre engegat amb metxa.