Остаточний оцінювач калорій для рюкзаків

Військові дослідники роками підраховували енергетичні витрати на перевезення зграї в різних умовах. Ось як використовувати те, що вони знайшли.

інтернету

На спеціальній сесії з питань військової фізіології на конференції Американського коледжу спортивної медицини минулого тижня дві групи дослідників представили нові дані про щось, що називається "рівнянням Пандольфа", яке використовується з 1970-х років, щоб оцінити, скільки енергії потрібно для того, щоб пачка. Британська команда дослідила, як схеми розподілу навантаження впливають на оцінки, оскільки сучасні солдати перевозять вагу в різних місцях завдяки таким речам, як бронежилети, замість того, щоб їх повне навантаження було забито в рюкзак. А команда армії США вивчила відмінності між чоловіками та жінками, оскільки жінки зараз виконують бойові ролі, які вимагають перевезення великих вантажів.

Результати цих досліджень є трохи цікавими. (Коротше кажучи, сучасні солдати спалюють більше енергії, ніж передбачається рівнянням, оскільки ефективніше переносити навантаження на спині. А чоловіки спалюють більше енергії, ніж жінки, несучи певну вагу, але це рівняння не зовсім підходить для жодної з них).

Але справжнім одкровенням для мене було оригінальне питання про Пандольфа. Ось простий інструмент, який повідомляє вам, скільки калорій ви спалюєте в залежності від ваги, ваги вашої зграї, швидкості походу, нахилу схилу, по якому ви йдете, та природи місцевості. Дивовижний! Навіть якщо у нього є деякі незначні неточності в абсолютних цифрах, які він розраховує, він пропонує об'єктивний спосіб відповісти на деякі логістичні питання, з якими ви стикаєтесь, плануючи поїздку в рюкзак. Скільки зайвої енергії вам обійдеться, щоб тягнути такий розкіш, як ваш табірний стілець? Скільки ви сповільните на тривалому підйомі або на піщаній місцевості, якщо підтримуєте приблизно постійний рівень зусиль? Яка найефективніша швидкість, якщо ви несете особливо важку пачку? Або особливо легкий?

Я витратив деякий час, граючись із рівнянням, щоб побачити, що воно говорить нам, використовуючи приклад 150-фунтової людини, яка перевозила 50-кілограмову упаковку зі швидкістю 4 милі на годину на гравійній доріжці як еталон. Саме рівняння не особливо показове, але для запису тут воно є:

M = 1,5 Вт + 2,0 (Ш + Д) (Д/Ш) 2 + n (Ш + Д) (1,5 В 2 + 0,35 ВГ)

Тут М - швидкість метаболізму, тобто швидкість спалення енергії. Це рівняння дає вам значення у ватах, але це легко перетворити в інші одиниці, наприклад калорії на годину.

Вхідні дані в рівняння:

  • W: ваша вага (кг)
  • L: вага вашої упаковки (кг)
  • V: ваша швидкість походу (м/с)
  • G: ступінь будь-якого нахилу (%)
  • n: „коефіцієнт місцевості”, який коригує результати для різних поверхонь (наприклад, дорога з твердим покриттям має коефіцієнт місцевості 1,0, а гравійна дорога - 1,2, оскільки для прогулянки по м’якій або нерівній поверхні потрібно більше калорій)

Щоб рівняння працювало так, як написано, потрібно використовувати одиниці, які я перелічив вище. Для останньої частини цієї статті та для інтерактивного калькулятора внизу сторінки я перерахував у фунти за вагу та милі на годину для швидкості походу.

Отже, якщо ви підключите мої контрольні номери справ до рівняння, ви виявите, що цей гіпотетичний мандрівник (назвемо його "Алекс Н") спалює близько 555 калорій на годину. Це означає, що за шість годин пішохідного дня він спалить 3330 калорій. Це багато GORP.

Чесно кажучи, не всі ці калорії безпосередньо пов’язані з пішим туризмом. Зверніть увагу, що в рівнянні є три доданки. Перший термін відображає енергетичну вартість простого стояння на місці, підтримуючи власну вагу. У цьому випадку це 88 калорій на годину. Другий термін відображає енергію стояння на місці із зграєю. Пакет додає ще 17 калорій на годину. І третій термін - це дія, яка включає енергію, необхідну для ходьби із заданою швидкістю, з урахуванням ефекту градієнта та рельєфу - в цьому випадку додаткові 450 калорій на годину.

Це дає нам базову оцінку калорійності потреб рюкзака, тому тепер ми можемо дослідити, що відбувається, коли умови змінюються. Наприклад, який ефект збільшує вага вашої упаковки від 20 до 100 фунтів (показано вздовж горизонтальної осі)? І як це змінюється, якщо ви ходите з різною швидкістю від 1 милі до 5 миль/год (показано різними лініями)?

Слід визнати, що висновки тут не руйнують землі. Чим важче ваша упаковка, тим більше енергії ви спалюєте. При швидкості в 4 милі на годину подвоєння ваги вашої упаковки з 40 фунтів до 80 фунтів збільшує споживання калорій з 526 на годину до 657 на годину, збільшення приблизно на 25 відсотків. Ви платите більш строке покарання за додавання 20 фунтів до важкої упаковки, ніж до легкої.

Це може бути корисно знати для планування поїздки, наприклад, щоб зрозуміти, як далеко ви можете обґрунтовано очікувати, що пройдете за певний проміжок часу. Але якщо ви вже вирішили, яку відстань ви збираєтеся подолати, то вам слід врахувати, що чим швидше ви пішки, тим менше часу ви витратите на походи. Це означає, що швидші піші прогулянки часом можуть насправді бути ефективнішими, оскільки ви спалюєте більше калорій, але коротший час. Тож давайте ще раз подивимося на ті самі дані, але виражені як калорії на милю замість калорій на годину:

Тепер все стає дещо складнішим. У цьому випадку два найгірші варіанти - це найповільніша (1 миля/год) і найшвидша (5 миль/год) швидкість походу, причому найкращі варіанти десь посередині. Деякі лінії перетинаються між собою, тому важко зрозуміти, чому це так. Щоб отримати більш чітке зображення, давайте подивимось на ті самі дані востаннє, але цього разу змінимо ситуацію так, щоб швидкість пішоходу була на горизонтальній осі, а вага упаковки відображався різними рядками:

Це показує, що дійсно повільно ходити неефективно, особливо якщо ви носите важку пачку. Це має сенс: якщо вам потрібно занадто багато часу, щоб подолати відстань, ви витрачаєте непотрібний час із великою пачкою, яка вас обтяжує. Отже, швидше рухатися ефективніше, але якщо ви продовжуєте прискорювати, вартість спроби швидкої ходьби бере на себе біль. У цьому прикладі солодке місце між занадто швидкою ходьбою та надмірною підтримкою зграї становить від 2 до 3 миль на годину. Чим важче ваша упаковка, тим швидшою стає оптимальна швидкість ходьби.

Важливо зазначити, що цей аналіз враховує лише енергетичні витрати на ходьбу з пачкою. Є й інші фактори, які ускладнюють рюкзак. Для мене, принаймні, тримати важку упаковку протягом тривалого періоду часу стає незручно, незалежно від того, наскільки це добре пристосовано. Мої стегна і плечі починають втомлюватися, а іноді і розтиратися. Тому я загалом вважаю, що я віддаю перевагу швидшій, ніж “оптимальна” швидкість, яка спалює зайві калорії, але мінімізує кількість часу, який мені потрібен, щоб утримувати пакет. Тим не менше, ці графіки дають вам деякі уявлення про те, як змінюється енергетика рюкзака, коли ви регулюєте такі параметри, як вага упаковки та швидкість ходьби.

Є й інші фактори, з якими ми можемо пограти. Наприклад, як змінюється спалювання калорій як функція нахилу? Ось деякі дані для мого еталонного випадку на схилах від 0 до 15 відсотків, зі швидкістю ходьби від 0,5 до 4 миль/год, показаною вздовж горизонтальної осі:

Так, для того, щоб йти вгору, потрібно набагато більше енергії. Але ми можемо отримати ще деяку корисну інформацію. Скажімо, ви звикли шлепати зі швидкістю 4 милі/год із 50-кілограмовою упаковкою на рівній землі. Зараз ви плануєте подорож, яка затягнеться на тривалий підйом. Яку швидкість слід очікувати, якщо ви плануєте витратити приблизно однакову кількість зусиль (або, точніше, однакову кількість енергії)? На 5-відсотковому рівні вам доведеться зменшити швидкість до 2,9 милі/год. При 10-відсотковому рівні це було б 2,2 милі/год.

Остання деталь, яку я витягну, - це ефект рельєфу. У всіх наведених вище розрахунках використано “коефіцієнт місцевості” 1,2, що рекомендує рівняння Пандольфа для гравійних або ґрунтових доріг. Але ці цифри можуть досить різко змінитися, якщо ви знаходитесь на інших поверхнях. Асфальтована дорога має коефіцієнт місцевості 1,0; болото має коефіцієнт рельєфу 3,5. (Протягом багатьох років було проведено багато досліджень та дискусій щодо відповідних факторів рельєфу; я використовую значення з статті 2015 року на цю тему.)

Ось дані про калорії на милю для різних місцевостей із трьома різними швидкостями від 2 до 4 миль/год:

Ви бачите, що погана місцевість на швидких швидкостях сприймає непропорційно великі жертви. Якщо ви плануєте маршрут через складну місцевість і не берете до уваги значне уповільнення, ви будете наполегливо наполягати, щоб не відставати. Якщо ви рухаєтесь по гравійній трасі зі швидкістю 4 милі на годину, то, приїхавши до ділянки льоду (коефіцієнт місцевості 1,7), ви зменшите темп руху приблизно на 15 відсотків до 3,4 милі на годину, якщо збережете ту саму енергію. Пісок трохи складніший: коефіцієнт його рельєфу становить (1,5 + 1,3/V ^ 2), це означає, що він змінюється зі швидкістю пішої прогулянки, так що чим повільніше ви їдете, тим важче він стає.

Отже, це рівняння Пандольфа. Саме те, що він повідомляє вам, залежатиме від конкретних деталей вашої подорожі, саме тому ми розробили простий калькулятор, який дозволяє вам розрахувати власні витрати калорій. Просто підключіть свою вагу та вагу вашої зграї (у фунтах), вашу швидкість походу (у милях на годину) та оцінку, за якою ви будете проходити пішу (у відсотках), і виберіть один із варіантів місцевості, і калькулятор оцініть свою калорійність у калоріях на годину та калоріях на милю. Потіштеся, граючись з ним. і завжди запакуйте зайвий день їжі про всяк випадок.

Підтримка за межами Інтернету

Наша місія надихнути читачів вийти на вулицю ніколи не була більш критичною. В останні роки Outside Online повідомляв про новаторські дослідження, що пов’язують час у природі з поліпшенням психічного та фізичного здоров’я, і ми повідомляли вас про безпрецедентні загрози для державних земель Америки. Наше суворе висвітлення допомагає викликати важливі суперечки щодо оздоровлення, подорожей та пригод, а також забезпечує читачам доступні ворота до нових пристрастей на свіжому повітрі. Час на вулиці є надзвичайно важливим - і ми можемо допомогти вам максимально використати його. Внесення фінансового внеску в Outside Online займає лише кілька хвилин, і ми гарантуємо, що ми зможемо продовжувати пропонувати першочергову інформативну журналістику, від якої залежать такі читачі, як ви. Ми сподіваємось, що ви нас підтримаєте. Дякую.

Коли ви купуєте щось за допомогою роздрібних посилань у наших історіях, ми можемо заробити невелику комісію. Зовні не приймає грошей за редакційні огляди спорядження. Докладніше про нашу політику.