Medidas de trabalho, potência e dispêndio
energético no exercício
ENERGIA , TRABALHO E POTÊNCIA
Energia: é a capacidade de realizar trabalho
Trabalho: é a aplicação de uma força através de uma determinada distância
Potência: é o trabalho empreendido em uma unidade de tempo (ritmo)
Trabalho e potência

Trabalho
– T=FxD
» onde T: trabalho
» F: Força
» D: distância

Unidade de medida
– J: joule
– cal: caloria
– kgm ou kpm: kilograma
metro ou kilopound
metro

Potência
– P= F x D / t
» onde t = tempo

Unidade de medida
– W: watt=J/s
– kcal/min:
– kgm/min ou kp/min:
Cálculo de trabalho e potência



Cicloergômetro (Monark)
– Duração do exercício =
10 min
– Resistência = 2,0 kp
– Distância por volta = 6 m
– Cadência = 50 rpm
Qual o trabalho ?
Qual a potência ?


Trabalho
– T=Fxd
– T = 2,0 kp x 10 min x 6 m x
50/min = 6.000 kpm
– T = 6.000 x 10 m/s2 = 60 KJ
Potência
– P = 6.000 kpm/10 min = 600
kpm/min
UNIDADES SI
Unidades
Massa
Unidades SI
Quilograma (kg)
Distância
Tempo
Força
Metros (m)
Segundos (s)
Newton (N)
Trabalho
Energia
Potência
Velocidade
Joule (J)
Joule (J) Quilocaloria (Kcal)
Watt (W)
Metros por segundo (m . s-1)
Torque
Newtons metro (N.m)
Balanço energético no organismo
Energia no alimento
=
Energia liberada (calor)
+
Energia liberada (trabalho)
±
Energia armazenada (gordura)
Energia no exercício
Calor
Energia
Química
Trabalho não
aproveitado
Trabalho
Interno
Trabalho
Externo Útil
Energia no exercício
Calor
Energia
Química
Trabalho não
aproveitado
Trabalho
Interno
Trabalho
Externo Útil
Mensuração do Trabalho e da
Potência

Ergometria: Mensuração do
trabalho externo realizado

Ergômetro: Aparelho ou
dispositivo utilizados para
mensurar um tipo especifico
de trabalho
Cálculo de trabalho e potência

Esteira
– Não existe trabalho
horizontal, somente
vertical
– Peso = 70 kg
– Velocidade = 12 km/h
– Inclinação = 7,5 %
– Tempo de exercício = 10
min



Distância vertical (Dv)
– Dv = 10 min x 12000m/60min
x 0,075
– Dv = 150 m
Trabalho
– T=70 kg x 150 m = 10.500
kpm
– T=10.500 kpm x 10 m/s2=105
KJ
Potência
– P = 10.500 kpm/10 min =
1.050 kpm/min
– P = 105.000 J/600 s = 175 w
Energia no exercício
Calor
Energia
Química
Trabalho não
aproveitado
Trabalho
Interno
Trabalho
Externo Útil
Princípios de calorimetria
Termômetro

Calorimetria direta:
– Mede calor produzido
pelo corpo
– energia produzida pela
combustão de alimentos
é igual ao calor liberado
Ar
Água
O2 consumido
Calorimetria indireta de circuito aberto

Princípio:
– calorias fornecidas por
combustão de oxigênio
depende do nutriente
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
kcal/g kcal/l O2 kcal / l
CO2
Carboidratos
Proteínas
Gorduras
Equivalente calórico de
carboidratos e gorduras

Carboidratos
– C6H12O6 + 6 O2 
6 CO2 + 6 H2O
– QR = VCO2/VO2
= 6/6 = 1
– 1 g CHO produz 4 Kcal
– 1 l O2 produz 5,05 Kcal

Gorduras
– C16H32O2 + 23 O2 
16 CO2 + 23 H2O
– QR =VCO2/VO2
= 16/23 = 0,70
-1 g Gordura produz 9 Kcal
- l l O2 produz 4,7 Kcal
Relação QR e energia
produzida por litro de O2



Quantas Kcal de energia são
produzidos quando:
– QR=0,7
– QR=1,0
Qual o combustível que
utilizamos nas condições acima ?
Quantas Kcal são produzidas
quando utilizamos 1 l de O2 para
oxidar:
– Gordura ?
– Carboidratos ?
Qual combustível produz mais
energia por litro de O2 ?
5,1
5,05
5
4,95
Kcal/l O2

4,9
4,85
4,8
4,75
4,7
4,65
0,7
0,8
0,9
QR
1
Exercício: Qual o dispendio
energético ?

Dados
– Duração 4 min
– Expirometria em estado
estável
» VO2=2 l/min
» VCO2=1,92 l/min
– Calcule o QR
– Quantas Kcal nos 4 min ?
– Qual a proporção de energia
de CHO ? E de gordura ?
QR
% Carboidratos
% Gordura
Kcal/l O2
0,70
0%
100%
4,70
0,72
7%
93%
4,72
0,74
13%
87%
4,75
0,76
20%
80%
4,77
0,78
27%
73%
4,79
0,80
33%
67%
4,82
0,82
40%
60%
4,84
0,84
47%
53%
4,86
0,86
53%
47%
4,89
0,88
60%
40%
4,91
0,90
67%
33%
4,93
0,92
73%
27%
4,96
0,94
80%
20%
4,98
0,96
87%
13%
5,00
0,98
93%
7%
5,03
1,00
100%
0%
5,05
Cálculo de
despêndio
energético
120%
%CHO
100%
% Gordura
80%
60%
40%
20%
0%
0,7



0,8
0,9
1
% CHO = 100 . [(R-0,707)/(1,00-0,707)]
% Gordura = 100 . [(1-R)/(1,000-0,707)]
Kcal/l O2 = 4,686 . % gordura/100 + 5,047 . % CHO/100
Equivalente metabólico: EM ou
MET
Trabalho doméstico


Em repouso:
– 1 MET = 3,5 ml
O2/ kg/min.
Dispêndio/h = MET x
Peso corporal em kg
– Ex: Caminhada a
4 km/h, 70 kg
– DE=3 x 70 = 210
Kcal/h
Costurar
1,0
Varrer
1,5
Esfregar, em pé
Lavar roupas
pequenas
2,5
Recreacionais
Dirigir
automóvel
Equitação,
caminhada
Volei
recreacional
2,5
Limpar janela
3,0
Cuidados pessoais
Repouso
1,0
Trocar de roupa
2,0
Tomar banho
3,5
Descer escada
4,5
Ocupacionais
2,0
Escrever
2,5
3,0
2,0
Digitar
Tocar instrumento
2,5
musical
Dança de salão
4,5
Assentar tijolos
3,5
Basquetebol
9,0
Carpintaria
5,5
Handebol,
frescobol
10,0
Escavar
7,5
Condicionamento
Caminhada 4
3,0
km/h
Exercícios
calistênicos
4,5
1,5
Energia no exercício
Calor
Energia
Química
Trabalho não
aproveitado
Trabalho
Interno
Trabalho
Externo Útil
Minimo
Máximo
Ciclismo
Patinação
– Natação 2.9 a 9.4 %
– Ciclismo: 24 a 34 %
Remo
Ex:
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Natação

Eficiência Mecânica =
Trabalho útil/ Energia
utilizada
Marcha
Vertical

Marcha
Horizontal
Eficiência mecânica
Exemplo de cálculo de eficiência

Do exemplo da bicicleta
– P = 600 kpm/min
– VO2ss=1,5 l/min
– Admitindo que 1 l O2
produz 5 Kcal ou 21 KJ

Dispêndio energético (DE)
– DE = 1,5 l/min x 21 KJ/l
– DE =31,5 KJ/min

Potência mecânica
– P=600 kpm/min x 10 m/s2 =
6000 J/min=6 KJ/min

Eficiência (e)
– e =P/DE
– e =6/31,5=19,0 %
Custo energético do exercício ou Economia de
Corrida


Custo energético relaciona
DE com medida de
intensidade do exercício
P.ex:
– VO2/velocidade de
corrida
– Kcal/watt

Exemplo:
– Do cicloergômetro
» VO2 = 1,5 l/min
» P = 600 kpm/min
» CE = (1500 ml/min)/(600
kpm/min) = 2,5 mlO2/kpm
• VO2 estado estável
•VO2 relativo – peso corporal
ml.kg -1.min-1
Energia no exercício
Calor
Energia
Química
Trabalho não
aproveitado
Trabalho
Interno
Trabalho
Externo Útil
Alguns exemplos de custos



Cicloergômetro
– VO2[mlO2/min]=12 mlO2/min/w x carga [watts]
Caminhada
– DE [kcal] = 0,5 kcal/kg/km x distância [km] x
peso [kg]
Corrida
– DE [kcal] = 1,0 kcal/kg/km x distância [km] x
peso [kg]
Algumas fórmulas comuns para
cálculo de dispêndio energético

Caminhada na esteira (plano)
– VO2 [ml/(kg.min] = 0,1 ml/(kg.min) x velocidade [m/min]
+ 3,5 ml/(kg.min) {custo de repouso}
» Este é o componente horizontal

Caminhada na esteira (inclinação)
– VO2 [ml/(kg.min)] = 1,8 ml/(kg.min) x velocidade [m/min]
x inclinação [%]
» Este é o componente vertical

Caminhada:
– Dispêndio energético total = VO2horizontal + VO2 vertical
Dispêndio energético na
bicicleta ergométrica


VO2[ml/min] = 3,5
ml/(kg.min) x peso corporal
[kg] + 12 ml/(min.watt) x
potência [watt]
Exemplo:
– Carga: 2 kp
– Velocidade: 30 km/h
– Peso: 70 kg


Potência
– P=F.V
– V=30km/h/3,6=8,33 m/s
– P = 2 kp x 10 m/s2 x 8,33
m/s = 167 w
VO2 = 3,5 ml/(kg.min) x 70
kg + 12 ml/(min.watt) x 167
w
– VO2 = 2.249 ml/min