Energieverbrauch berechnen

Wissenschaft Physik
#1

Hallo Experten,

ich stehe gerade etwas auf dem Schlauch:

Ich will wissen wie viel Energie (in Joule bzw. Kalorien) jemand verbraucht, der bei 80 kg Körpergewicht in 1 Stunde einen Höhenunterschied von 600 m bewältigt (Bergsteigen).

Kann man den Energieverbrauch nach folgender Formel berechnen?

W = m*g*h = 80 * 9,81 * 600 = 470880 oder 471 kJ (= 112 Kilokalorien).

Das klingt mir aber doch nach sehr wenig Energie (ein Mars-Riegel hat 244 kcal).

Und wo bleibt da die Zeit?

Zwar ist die Arbeit erst einmal zeitunabhängig, aber es wird keiner bestreiten wollen, dass 600 Höhenmeter bewältigt in 1 Stunde mehr „Energie“ (i.S.v. Kalorien, die der Körper verbaucht) verbrauchen, als 600 Höhenmeter in 12 Stunden.

Wo liegt also mein Denkfehler?

Gruß,
Sax

#2

Zwar ist die Arbeit erst einmal zeitunabhängig, aber es wird
keiner bestreiten wollen, dass 600 Höhenmeter bewältigt in 1
Stunde mehr „Energie“ (i.S.v. Kalorien, die der Körper
verbaucht) verbrauchen, als 600 Höhenmeter in 12 Stunden.

Hallo Sax,
ich bestreite das. Du sprichst von Menschen. Die verbrauchen auch im Ruhezustand Energie.
Grüße
Ulf

#3

Servus Ulf,

ich bestreite das. Du sprichst von Menschen. Die verbrauchen
auch im Ruhezustand Energie.

Nun aber auch der Mensch, der in einer Stunde den Berg hinauf eilt wird die nächsten 11 Stunden in Ruhe Energie verbrauchen. Somit ist der Grundumsatz in dieser Rechnung vernachlässigbar…

Gruß,
Sax

#4

ich bestreite das. Du sprichst von Menschen. Die verbrauchen
auch im Ruhezustand Energie.

Nun aber auch der Mensch, der in einer Stunde den Berg hinauf
eilt wird die nächsten 11 Stunden in Ruhe Energie verbrauchen.
Somit ist der Grundumsatz in dieser Rechnung
vernachlässigbar…

Hallo Sax,
so wie du es formuliert hattest, hattest du aber nur 1 h und 600 Höhenmeter mit 12 h und 600 Höhenmetern verglichen.
Grüße
Ulf

#5

Servus Ulf,

so wie du es formuliert hattest, hattest du aber nur 1 h und
600 Höhenmeter mit 12 h und 600 Höhenmetern verglichen.

Na komm’ Ulf, Du weißt genau was ich gemeint habe…

Gehörst Du vielleicht zur 12h-Fraktion…:wink:

Gruß,
Sax

#6

Hallo,

Ich will wissen wie viel Energie (in Joule bzw. Kalorien)
jemand verbraucht, der bei 80 kg Körpergewicht in 1 Stunde
einen Höhenunterschied von 600 m bewältigt (Bergsteigen).

Kann man nicht berechnen. Der Wirkungsgrad eines Menschen ist nicht 100%. Du kannst also heraus bekommen, welche potentielle Energie der Körper dazu bekommen hat, aber nicht, wieviel Energie dazu hinein gesteckt werden musste.
Zudem sind 600m in einer Stunde weit jenseits dessen, was ein Bergsteiger schaffen kann.
Gruß
loderunner

#7

Hallo,

Ich will wissen wie viel Energie (in Joule bzw. Kalorien)
jemand verbraucht, der bei 80 kg Körpergewicht in 1 Stunde
einen Höhenunterschied von 600 m bewältigt (Bergsteigen).

Mit Deinen Angaben kannst Du die Leistung abschätzen, die bei den genannten Randbedingungen zu erbringen ist.
Das wären geschätzt 130 W reine Hubleistung.

Ob das ein Bergsteiger 1 Stunde ununterbrochen durchhalten kann, bezweifele ich. Es soll wohl auch nur ein Gedankenexperiment/Rechenbeispiel sein.

Gruß:
Manni

#8

Zudem sind 600m in einer Stunde weit jenseits dessen, was ein
Bergsteiger schaffen kann.

Hallo,

das ist zuviel behauptet, Zitat Zugspitzlauf:

„Der Höhenunterschied betrug etwa 2.100 Meter. Der Start erfolgte bei 1.020 Meter. Wanderer benötigen für diese Strecke etwa neun Stunden. Die schnellsten Läufer benötigen gute zwei Stunden.“

600 m in 1 Stunde ist also sehr gut, aber nicht unmöglich. Ich würde behaupten, die am besten trainierten Gebirgsjäger schaffen das noch mit Gepäck.

Gruss Reinhard

#9

Hi,

Ich will wissen wie viel Energie (in Joule bzw. Kalorien)
jemand verbraucht, der bei 80 kg Körpergewicht in 1 Stunde
einen Höhenunterschied von 600 m bewältigt (Bergsteigen).

Kann man den Energieverbrauch nach folgender Formel berechnen?

W = m*g*h = 80 * 9,81 * 600 = 470880 oder 471 kJ (= 112
Kilokalorien).

Das klingt mir aber doch nach sehr wenig Energie (ein
Mars-Riegel hat 244 kcal).

Nimm für menschliche Muskeln einen Wirkungsgrad von 25% an, dann wären das schon 2 Marsriegel.

Und wo bleibt da die Zeit?

Spielt bei der bisherigen Betrachtung keine Rolle.

Zwar ist die Arbeit erst einmal zeitunabhängig, aber es wird
keiner bestreiten wollen, dass 600 Höhenmeter bewältigt in 1
Stunde mehr „Energie“ (i.S.v. Kalorien, die der Körper
verbaucht) verbrauchen, als 600 Höhenmeter in 12 Stunden.

Nein, die Energie bleibt die Selbe.
Was du meinst ist Leistung, also Energie/Zeit.
Bei 25% Wirkungsgrad und 1 Stunde wären das 520 Watt.
Ein kräftiger untrainierter Mann schafft das mit etwas Anlauf auf dem Trainingsfahrad etwa 1 Sekunde lang.

Gruss,
TR

#10

Hallo,

Bei 25% Wirkungsgrad und 1 Stunde wären das 520 Watt.
Ein kräftiger untrainierter Mann schafft das mit etwas Anlauf
auf dem Trainingsfahrad etwa 1 Sekunde lang.

bei den Ergometern wird die mechanische Leistung gemessen. Du sprichst hier von der Gesamtleistung inkl. Verlustleistung.
Die mechanische Leistung sind im Beispiel 130W, das würde dann auf dem Ergometer angezeigt. Das schafft ein gesunder untrainierter Mann schon etwas länger als 1 Sekunde.

Gruß, Niels

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#11

Hallo,

Zudem sind 600m in einer Stunde weit jenseits dessen, was ein
Bergsteiger schaffen kann.

Besser? :wink:
Gruß
loderunner

#12

Was du meinst ist Leistung, also Energie/Zeit.
Bei 25% Wirkungsgrad und 1 Stunde wären das 520 Watt.
Ein kräftiger untrainierter Mann schafft das mit etwas Anlauf
auf dem Trainingsfahrad etwa 1 Sekunde lang.

Hallo,

da rotieren ja die Milchmädchen im Grab. Auf dem Trainingsfahrrad ist ja auch der Wirkungsgrad schon eingerechnet, die 130 Watt sind das „was hinten rauskommt“ und das schaffen gute Sportler durchaus.

Wie ich weiter unten schon zitiert habe, werden beim Zugspitzlauf rund 1000 m pro Stunde bewältigt. Dass das deiner Berechnung nach völlig unmöglich ist, liegt eben an der falschen Rechnung (du hast 2 mal mit 0.25 multipliziert) - aber bis jetzt hat immer noch die Realität Vorfahrt.

Gruss Reinhard

#13

Hallo,

danke für die Antworten.

Also mit Bergsteiger wollte ich nur verdeutlichen, dass es eben den Berg hochgehen soll. Eine Steilwand hatte ich dabei nicht im Sinn.

Bei 30 bis 40 Grad Steigung sollten 600m in einer Stunde für einen geübten Bergwanderer kein Problem darstellen. Bei mir im Büro gab es welche, die zuerst 60 km mit dem Fahrrad von München gefahren sind und dann die 800m Höhenunterschied von der Talstation bis zum Herzogstandhaus nur etwas mehr als eine Stunde brauchten.

http://harry.ilo.de/projekte/berge/berg.php?tour=30

Wie dem auch sei, ich verstehe immer noch nicht, wie ich ausgehend von der Leistung auf den Energieverbauch kommen kann, bzw. wie ich ungefähr den Kalorienverbrauch für die gestellte Aufgabe: 80kg Mann, 1h, 600 Höhenmenter, 30-40 Grad Steigung, berechnen kann.

Natürlich gibt es Variationen in biologischen Systemen, aber ein Schätzwert muss doch möglich sein.

Gruß,
Sax