サッカークラブ事務局日誌

横手FC・横手市サッカー協会・東北クラブユースサッカー連盟の事務局日誌です。

【雪下ろしの消費エネルギーに関する一考察】 #yokote

2013-01-28 10:53:01 | その他

まずは、理科に出てくるエネルギーの単位およびその定義から。

1calとは、1gの水の温度を1℃上げるのに必要な熱量

ただし、現在の中学校の教科書には cal(カロリー)という単位ではなく、J(ジュール)という単位を使っています。

その換算は、1cal=4.2J

 

カロリーといえば、facebookでも質問されたのですが、なんでキロカロリーってキロがつくんだろうって?

ちょいとネットで調べたら、昔は1kcal、すなわち1000calのことを大カロリー(Cal:先頭大文字)で表現していた

そうですが、まぎらわしいので今はkcal(キロカロリー)と表しているということです。

 

 

さて、それはさておき、雪下ろしのエネルギーを考える際に、二面から考えていきたいと思います。

(1)まずは、理科で言うところの『仕事』という面から考えてみます。

仕事=力×距離

その力とは、力=質量×加速度

高校の物理では加速度を9.8m/s2乗 を使って単位としては、力(N)=質量(kg)×加速度(m/s2乗)

仕事(J)=力(N)×距離(m)となります。

これは運動エネルギー面からの1/2×質量(kg)×(速度の2乗)からの kg・m2乗/s2乗と同じになり

それをJ(ジュール)と表しています。

次に、雪の重さですが、これも以前計算いたしまし、ネット上で各種出ているのですが、

おおむね次のようなものでよろしいと思います。

1立方メートルの雪の重さは、およそ次のようだといわれています。

新雪 およそ50kg~150kg
小締り雪 およそ150kg~250kg
締り雪 およそ250kg~500kg
粗目雪 およそ300kg~500kg

昨日の雪下ろしした屋根の面を60平方メートルとして、深さは80センチほど、

ただし、上と下の面では質が違ったので、次のように計算してみました。

(上40センチ)60×0.4=24立方メートル、200kg×24=4800kg

(下40センチ)60×0.4=24立方メートル、400kg×24=9600kg

合計14400kg、すなわち約14トンもの重さという事になります。

なにせ、その屋根も真下の襖(ふすま)の開け閉めが出来なくなってましたから、

その重さは納得です。もちろん、昨日の雪下ろし後はスムースになりました。

さて、その重さのものをどれだけ動かしたかが理科で言う『仕事』になりますが、

雪かきや雪寄せですと雪を持ち上げるという動作はないのですが、

雪下ろしの場合はシャベルで雪の固まりを持ち上げ、屋根から放り投げるという

動作が加わります。そこで、移動距離を仮に1mとすると、次のような計算式で

仕事を考えてみました。

質量(14400kg)×加速度(9.8)×移動距離(2m)=282240J=約282kJ

となります。

(1m持ち上げそして斜方投射・・・計算面倒なので仮に2mとしました)

これをカロリーへの換算すると、282÷4.2=約67kcal 

え~?! あれだけの仕事が、カロリーメイト1本より少ないって??

 と、思っていろいろ調べてみると、

身体のエネルギーを使って(カロリーを消費して)運動という仕事をする時、

使ったエネルギーが仕事としてアウトプットされるのは、20~30%ほど

くらいとのことだそうです。

ということで、先ほどの数字をもとに、消費カロリーを推定すると、

67kcal÷0.2=335kcalとなります。

 

 

(2)次に消費カロリー計算という面からアプローチすると、

メッツ(METS)法というものがあります。

体重(kg)×運動時間(h)×運動強度(メッツ)×1.05=消費エネルギー(kcal)

という公式から導きだされるものだそうです。

その説明は各種サイトにありますので、メッツ法で検索してみてください。

問題はそのメッツの指数ですが、

次のような感じです。

座ってテレビを見る・・・1.0

30分ジョギングをする・・・6.0

ですから、体重66kgの私が座って30分テレビを見るのは

66×0.5×1.0×1.05=34.7kcalの消費カロリー

30分のジョギングだと、

66×0.5×6.0×1.05=約208kcal となりますね。

サッカーだとすると、7.0~8.0らしいので、

90分ゲームをフル出場したとして、

66×1.5×8.0×1.05=約832kcal

じゃあ、肝心の雪下ろしは??

http://www.wellba.com/hbnews/contents/mets_table.html

ここには、4.0とありますが、雪かきの6.0よりはキツいので、

私の独断で仮に6.5とします。

それを昨日は2時間ほどやりましたので、

66×2×6.5×1.05=約901kcal と言う事になります。

サッカーの90分試合とほぼ同等というのも、自分なりには納得です。

 

さて、そうなると、運動とエネルギーの面からアプローチした

335kcal との差異はどうなの?

という疑問が残りますが、たぶん計算方法のどこかに何かしらある

かと思います。

 

ということで、

今日のところは、ここまでにして、結論として、

【昨日の雪下ろし、約14トンの雪を屋根から下ろし、

 約900kcalほどのエネルギーを消費した】 はず

ということにしておきましょう。

 

ちなみに、これまたあるサイトには、体重(脂肪)を1g減らすに必要な

エネルギーは7.2kcalだそうですので、1kg減らすのには7200kcal!

ってことは、昨日のあのキツい雪下ろしでも100gしか減らないってか! 

 

ふぅ~


最新の画像もっと見る

1 コメント

コメント日が  古い順  |   新しい順
運動エネルギー (kaz)
2013-01-28 19:13:17
屋根から放り投げられた雪は、初速を持って落ちるので、その初速を与える仕事量が加算されていないのではないでしょうか?
スコップで放り投げるにしても、ママさんダンプで落とす場合でも、斜め下方に初速を与えていると想像します。
その初速による運動エネルギーを加えればよろしいかと思います。
それで、その初速をどうやって計算するかというと、、、
考えつかない(--;

単純に、14tの質量が屋根の高さの位置エネルギーをもっていたのに、位置エネルギーがゼロになったと考えると、
屋根の高さを5mとして、14000×9.8×5を335kcalに加算すると、メッツ法の値に近づきます。
今日は、この辺で手を打ちませんか?(^^)
返信する

コメントを投稿

ブログ作成者から承認されるまでコメントは反映されません。