IL COSTO ENERGETICO DELLA LOCOMOZIONE UMANA

Gli esseri viventi possono spostarsi da un luogo all’altro sfruttando le caratteristiche del loro apparato locomotore in modi diversi (i vertebrati superiori con la deambulazione, i pesci nuotando, gli uccelli con il volo, eccetera). Il movimento dell’uomo è sempre stato oggetto d’interesse sin dall’antichità. Più recentemente, la possibilità di valutare la locomozione in modo quantitativo permette di applicarla come un farmaco del quale serve conoscere le indicazioni e la posologia. Scopri come, con alcuni semplici calcoli, è possibile valutare quanta energia spendi nelle principali forme di locomozione umana.

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Consulenza scientifica

Marco Bonifazi

Marco Bonifazi

Specialista in Medicina dello Sport, è Professore associato di Fisiologia
presso il Dipartimento di Scienze Mediche, Chirurgiche e Neuroscienze dell’Università di Siena. Coordinatore tecnico del Centro Studi e Ricerche della Federazione Italiana Nuoto. Ha partecipato, come medico e dirigente tecnico a otto edizioni dei Giochi Olimpici, dal 1988 al 2016.

PER MUOVERSI CI VUOLE ENERGIA

Nell’uomo, così come in tutti gli animali, la locomozione ha bisogno di energia. Questo vale ovviamente anche per i veicoli a motore, un’automobile consuma benzina per fare strada. Per capire quanta ne consuma, le case costruttrici indicano, per esempio, quanti litri di benzina servono a una certa auto per percorrere 100 km. Poniamo che un’utilitaria consumi 5 litri per fare 100 km: dato che un litro di benzina contiene 7660 kcal (e quindi 5 litri ne contengono 38300) significa che l’utilitaria ha bisogno di circa 380 kcal per percorrere 1 km. Questo valore (380 kcal ogni km) è il costo energetico della locomozione dell’auto in questione. Considerando che l’utilitaria pesi 800 kg, il costo energetico unitario è di circa 0,5 kcal/kg/km che, come vedremo, è coincidente a quello del cammino nell’uomo. Anche se il costo energetico è simile le cause sono diverse: il costo energetico per la locomozione dell’auto dipende principalmente dalle resistenze aerodinamiche (a velocità costante oltre 90 km/h) mentre queste sono inesistenti camminando.

COS’È IL COSTO ENERGETICO DELLA LOCOMOZIONE

Lo stesso calcolo si può fare anche per le varie forme di locomozione umana (camminare, correre, nuotare, pedalare, eccetera). Quindi, il costo energetico (C) è la quantità di energia che serve alle persone per percorrere una certa distanza camminando, correndo e nelle altre forme di locomozione. C si esprime in kcal oppure in kJ consumati per ogni km percorso. Per confrontare C tra persone di taglia corporea diversa è utile esprimerlo in rapporto alla massa del corpo (in kg). Quindi, le unità correnti di C più usate sono kcal/kg oppure kJ/kg sempre per km percorso. Le due unità di misura sono intercambiabili: per convertirle fra loro va considerato che una kcal corrisponde a circa 4,2 kJ. 

COME SI CALCOLA IL COSTO ENERGETICO

L’energia utilizzata durante l’esercizio fisico è proporzionale alla quantità totale di ossigeno consumato (VO2, litri), mentre la potenza metabolica è proporzionale al consumo di ossigeno nell’unità di tempo (VO2, litri/min). Conoscendo che per ogni litro di ossigeno consumato si producono circa 5 kcal (21 kJ), se si è nel campo aerobico delle intensità, basta misurare il VO2 in litri/min per calcolare la potenza metabolica necessaria per muoversi a una determinata velocità. Quindi, C è dato dal rapporto fra la potenza metabolica e la velocità: C = Ė / v.

COSTO ENERGETICO E VELOCITÀ

Dalla equazione precedente, per una semplice trasposizione di termini, si ottiene: v = Ė / C. Cioè, la velocità della locomozione dipende dalla potenza dei sistemi energetici (è direttamente proporzionale a essa) ed è inversamente proporzionale al costo energetico della locomozione stessa. Questo significa che l’atleta, per esempio per nuotare più velocemente, dovrà aumentare la sua potenza oppure ridurre il suo costo energetico (oppure una combinazione vantaggiosa di entrambi).

La possibilità di usare C come indicatore dell’efficienza e dell’economia del movimento (i più veloci nelle varie discipline sono tali anche perché spendono meno energia a parità di distanza percorsa) allarga la valutazione funzionale all’aspetto tecnico oltre che a quello metabolico.

Da considerare anche che, nelle differenti forme di locomozione, le velocità massime raggiunte dall’uomo variano da circa 8,5 km/h nel nuoto a circa 70 km/h nel ciclismo su pista che sono, rispettivamente, la forma più lenta e quella più veloce di locomozione umana. Differenze così grandi non sono legate alla macchina umana (la potenza metabolica degli atleti di altissimo livello è abbastanza simile), ma dipendono dal valore di C di ciascuna forma di locomozione (per esempio, il costo energetico del ciclismo è circa 8 volte inferiore a quello del nuoto).

BIBLIOGRAFIA

  1. Pietro Enrico di Prampero. La locomozione umana su terra, in acqua, in aria. Fatti e teorie. Edi-ermes, Milano, 2015

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