FİZİKSEL UYGUNLUK VE ENERJİ HARCAMASININ ÖLÇÜLMESİ
ÖLÇÜ BİRİMLERİ Metrik sistem SI birimi (system international) İş: Kuvvet ve mesafenin çarpımının bir ürünü olarak ifade edilir. İş = Kuvvet x Mesafe Örn: 5 kg lık bir ağırlık dikey olarak 2 m yukarıya kaldırılırsa, 10 kgm lik bir iş yapılmış olunur. iş = 5 kg x 2 m = 10 kgm
Güç: Güç, belirli bir zaman biriminde ortaya konan işi ifade eder. Güç için SI birimi watt tır (W) ve 1 watt 6.12 kgm/dak şeklinde tanımlanır. Güç = İş Zaman Egzersizin şiddetini belirleyen, yapılan işin hızı ya da üretilen güç miktarıdır. Yeterli zaman verildiğinde hemen hemen her sağlıklı yetişkin 2000 kgm (19.6 kilo Joule) lik iş yapabilir. Fakat sadece çok başarılı sporcular bu işi 60 saniyede yapabilirler. Güç = 2000 kgm 60 sn = 33. 33 kgm/s veya 326.8 W
İş ve Gücün Hesaplanması Ergometre özel bir işi ölçmek için kullanılan herhangi bir aleti ifade eder. Bench-step : Belirli bir yükseklikteki basamak üzerinde aşağıya ve yukarıya doğru, belli bir hızda adım almayı içerir. Örn : 70 kg lık bir kişi 50 cm lik (0.5 m) bir basamakta, dakikada 30 adım hızında, 10 dakika süresince bench step testini uyguladığında; Kuvvet = 70 kp (yani vücut ağırlığı = 70 kg) Mesafe = 0.5 m/adım x 30 adım/dak x 10 dak = 150 m Toplam iş = 70 kp x 150 m = 10500 kpm veya 103 kj
Güç harcanımı ise şu şekilde hesaplanır : Güç =10500 kpm 10 dak =1050 kpm/dak veya171.6 W Bisiklet ergometresi ; Sabit bir bisiklet egzersizidir. Katedilen toplam mesafe, her tekerleğin bir tam dönüşünde katettiği mesafe (Monark bisikletinde her dönüş 6 m), toplam dönüş sayısı ile çarpılarak hesaplanır. Egzersizin süresi = 10 dakika Tekerleğe karşı direnç = 1.5 kp veya kg Egzersizin hızı = 60 dönüş/dak Her dönüşteki mesafe = 6 m/dönüş Toplam dönüş = 600 dönüş (10 dak x 60 dönüş/dak ) Toplam iş = 1.5 kp x (6 m/dönüş x 600 dönüş) = 5400 kpm veya 52.97 kj Güç = 5400 kgm 10 dak = 540 kgm/dak veya 88.2 W
Koşu bandı : Koşu bandı egzersizinde, işin ölçülmesi için bireyin ağırlığının ve dikey uzaklığın bilinmesi gerekir. Dikey Yer Değiştirme = % eğim x D Koşu bandı egzersizi sırasında ölçülen iş örn : Bireyin vücut ağırlığı = 70 kg (kuvvet = 70 kp) Koşubandı hızı = 200 m / dak Koşubandı açıs = % 7.5 (7.5 100 = 0. 075 eğim) Egzersiz süresi = 10 dak Toplam katedilen yatay uzaklık=200 m/dak x 0.075 x10 dak =150 m Toplam iş harcanımı = 70 kg x 150 m = 10500 kpm veya 103 kj. % Eğim = Sinüs = Yükseklik Hipotenüs
Genel olarak insan enerji harcanımını ölçmek için iki yol bulunmaktadır. Direkt kalorimetri İndirekt kalorimetri
Direkt kalorimetri : İndirekt kalorimetri: Besin + O 2 ATP + Isı Isı Hücre çalışması Besin + O 2 Isı + CO 2 + H 2 O (İndirekt kalorimetri) (Direkt kalorimetri) Kullanılan O 2 miktarının ölçülmesi metabolik hızın tahmin edilmesini sağlar. Yağ CHO Protein 4.7 kcal (19.7 kj) 5.05 kcal (21.13 kj) 4.4 kcal Her bir litre O 2 için
Oksijen tüketiminin ölçülmesinde kullanılmakta olan en yaygın tekniklerden birisi, açık dairesel spirometredir. Tüketilen O 2 (VO 2 ) miktarı şu şekilde hesaplanır. VO 2 = İçeriye solunan O 2 miktarı - Dışarıya solunan O 2 miktarı
ENERJİ HARCAMASININ TAHMİNİ HESAPLANMASI Dinlenme Durumunda Enerji Hesaplanması : Uyanık ve dinlenme durumundayken vücudun yaşamsal aktivitelerini (dolaşım, solunum, sindirim gibi) yapması için gereken enerji gereksinimine Bazal Metabolik Hız (BMH) adı verilir. Bu enerji harcanımı kişi yemek yedikten 12 saat sonra, yatar pozisyonda en az 30 dakika bekledikten sonra, 10 dakika süresince harcadığı O 2 miktarı ölçülerek hesaplanır (genelde;160-290ml/dk). Bu ölçüm yemek yedikten 3-4 saat sonra da yapılabilir ve ölçümden elde edilen O 2 miktarına da Dinlenme Metabolik Hızı (DMH)
Saat başına 1 m 2 vücut yüzeyi için harcanan kcal Boy ve vücut ağırlığına bağlı olarak vücut yüzey alanını tahmin cetveli
VO 2 (ml/kg/dk) Egzersiz Sırasında Enerji Harcaması: Egzersiz sırasında harcanan enerji miktarı daha fazla olduğu için tüketilen O 2 miktarı da artacaktır. Bu doğrusal ilişki, değişik hızlarda yapılan aktiviteler sırasında harcanan O 2 miktarının daha kolaylıkla hesaplanmasını sağlar.
Aktivite Vücut Ağırlığı (kcal/saat/kg) Ayakta durmak 1.23 Ev boyamak 3.08 Odun kırmak 6.60 Spor Aktiviteleri Badminton 4.0-9.0+ Basketbol, oyun 7.0-12.0+ Boks 13.3 Kano, kürek, kayak 3.0-8.0 Rekreasyon amaçlı bisiklet 4.36 10 km/saat hızında bisiklet 7.0 Dans (aerobik) 6.0-9.0 Saha hokeyi 8.0 Sandalda balık tutmak 5.50 Amerikan futbolu 6.0-10.0 Golf-yürüme ile 5.10 Hentbol 8.0-12.0+ İp atlama, dakikada 60-80 defa 9.0 12 dakikada 1500 m 8.70 9 dakikada 1500 m 11.20 6 dakikada 1500 m 16.30
Koşu bandı üzerindeki yürüyüş sırasında O 2 ihtiyacının ölçümü: Koşubandı üzerinde düz zeminde yaklaşık 50 ile 100 m/dak hızında yapılan yürüme egzersizi sırasında ihtiyaç duyulan O 2 aşağıdaki formülle hesaplanır. Düz zeminde ; VO 2 (ml/kg/dk) = 0.1 ml/kg/dk x hız (m/dk) + 3.5 ml/kg/dk (istirahat VO 2 ) Eğimli zeminde ; VO 2 (ml/kg/dak) = 1.8 ml/kg/dak x [hız (m/dak) x % eğim]
Eğimli zeminde yapılan yürüme egzersizi sırasında gerekli olan toplam O 2 miktarı düz zeminde harcanan O 2 miktarı ile eğimli zeminde harcanan O 2 miktarının toplamıdır. Örneğin, % 5 lik eğimde 80 m/dak lık bir yürüyüşte gerekli O 2 miktarı ; Düz zemin O 2 miktarı = 0.1 ml/kg /dak x 80 m/dak + 3.5 ml/kg/dak = 11.5 ml/kg/dak Eğimli zemin O 2 miktarı = 1.8 ml/kg/dak x ( % 5 x 80 m/dak) = 7.2 ml/kg /dak Bu nedenle bu yürüme egzersizi sırasında gerekli olan toplam O 2 ihtiyacı = 18.7 ml/kg/dk
Koşubandı üzerindeki koşu sırasında O 2 miktarının ölçümü : Koşubandı üzerinde düz zeminde yaklaşık 134 m/dak dan daha yavaş yapılan egzersizler için gerekli olan O 2 ihtiyacı; VO 2 (ml/kg/dk) = 0.2 ml/kg/dk x hız (m/dak) + 3.5 ml/kg/dk (istirahat VO 2 ) Eğimli zeminde yapılan egzersiz için gerekli O 2 miktarı, eğimli zeminde yapılan her 1 m/dak koşu 0.9 ml/kg/dak O 2 gerektirir ilişkisi kullanılarak hesaplanır. VO 2 (ml/kg/dak) = 0.9 ml/kg her m/dak x dikey hız (m/dak )
Egzersizler sırasında harcanan enerjinin açıklanması için basit birimler geliştirilmiştir ve bunlardan biri MET dir. MET dinlenme koşullarında organizmada kilogram başına 1 dakikada tüketilen oksijen miktarıdır. Bu da 3.5 ml/kg/dak dır. Örneğin, 10 MET aktivite yapan ve 60 kg olan bir birey için VO 2 ihtiyacı şu şekilde hesaplanır: VO 2 (ml/dk) = 35 ml/kg/dk x 60 kg = 2100 ml/dk veya 2.1 L/dk
Egzersizin Verimliliğinin Ölçülmesi Egzersiz verimliliğinin hesaplanması için en geçerli teknik, egzersizin ekonomik olması durumunun belirlenmesidir ve brüt veya kaba verimlilik olarak adlandırılır. Brüt verimlilik = (üretilen iş harcanan enerji ) x 100 İnsan vücudu da bir makine gibi olduğundan bir miktar enerjinin ısı olarak kaybedilmesinden dolayı % 100 verimli değildir. Bisiklet ergometresinde veya koşubandında brüt verimliliği hesaplayabilmek için, üretilen işin ve egzersiz sırasında kişinin harcadığı enerji miktarının hesaplanması gerekir. Dikkat edilmesi gereken, VO 2 tüketiminin denge durumu (steady state) sırasında ölçülmesidir.
Bisiklet ergometresindeki submaksimal bir egzersiz sırasında brüt verimliliğinin, iş yükünün ve enerji birimlerinin kj olarak hesaplanması, örn ; Bisiklete Karşı Direnç = 2 kg veya 2 kp Çevirme Hızı = 50 rpm (rpm= her dakikadaki dönüş) Ölçülen denge durumu (steady state) VO 2 = 1.5 L/dak Tekerleğin her dönüşünde aldığı mesafe Sonuç; = 6 m/dönüş İş Yükü = [2 kp x (50 rpm x 6 m/dönüş)] = 600 kpm/dak veya 5.89 kj/dak Enerji Harcanımı = 1.5 VO2 L/dak x 21 kj/l O2 = 31.35 kj/dak Brüt verimlilik = (5.89 kj/dak 31.35 kj/dak) x 100 = % 18.8
Hareket Hızı ve Verimliliği Yüksek güç harcamasında en uygun verimliliği yakalayabilmek için hareketin daha hızlı yapılması gerekir. Hareketteki herhangi bir hız değişimi verimliliği azaltır. Düşük hızda ivme Yüksek hızda kasta artan kas içi sürtünme ve bu nedenle artan iş yükü verimliliğin düşmesine neden olur.
Koşu Ekonomisi Submaksimal hızda daha az O 2 kullanımını ifade eder veya verilen hızda daha az enerji harcanmasını gösterir. Dayanıklılık sporu yapanlar için önemli bir gerekliliktir. Düşük koşu ekonomisine sahip bir sporcu aynı hızda yapılan bir koşu sırasında yüksek koşu ekonomisine sahip bir sporcuya oranla daha fazla O 2 tüketir.