gradu.pdf, 155 kB - Helsinki.fi

19
4.2 Energia
Energiaa ei synny eikä häviä. Se joko siirtyy tai muuttuu muodosta toiseen. (Lavonen &
al 1994)
Juoksijalla on tietty liike-energia, joka riippuu hänen nopeudestaan. Juoksijan ollessa
paikallaan liike-energiaa ei ole.
Juoksija käyttää liikkumiseen sisäistä energiaansa. Sisäenergia siirtyy liike-energiaksi.
Käytettävissä olevan sisäenergian suuruus on juoksijalle ominainen, siihen vaikuttavat
juoksijan kestävyys, ketteryys ja lihaskunto. Hän saa suoritukseen käyttämänsä energian
ravinnosta. Ympäristön puitteissa hän on nykyaikana riippuvainen ulkoisista energian
lähteistä: juoksuradan, reitin, stadionin huoltorakennusten rakentaminen, valon, äänen,
lääke- ja ravintoaineiden tuotto, matkustus juoksupaikalle, juoksumatto ym.
Potentiaalienergialla ei ole juoksijan liikkeelle merkitystä tasaisella juostaessa. Hän etenee
pitäen painopisteensä lähes samalla korkeudella kaiken aikaa. Lähtötelineeseen
asettautuessaan juoksija nostaa lantionsa hartioitaan korkeammalle varastoiden
potentiaalienergiaa. Lähtölaukauksen tapahduttua potentiaalienergia (ja sisäiset energiat)
vapautuu juoksija liike-energiaksi, teline pysyy paikallaan.
Kun sisäenergia muuttuu liike-energiaksi siirtyy osa energiasta lämmöksi. Työ ja lämpö
ovat siirtyvää energiaa. Juoksijaan voi siirtyä lämpöä säteilyn välityksellä auringosta,
johtumalla vaateista sekä kulkeutumalla esim. juoman mukana. Juoksija lämpenee
suorituksen aikana kun osa energiaa siirtyy lämmöksi sisäenergian muuttuessa liikeenergiaksi.
Mitä vaativampi on suorituksen taso, sitä enemmän juoksijan lämpötila
nousee. Systeemin sisäenergian muutos on systeemiin tehdyn työn ja siihen tuodun
lämpöenergian summa. Juoksija tekee työtä tuottaen lämpöenergiaa sekä vastaanottaa
ympäristöstä lämpöä.
Työ on mekaaninen tapa siirtää energiaa systeemistä toiseen. Voima, joka lisää energiaa
tekee työtä. Voiman vähentäessä energiaa, sitä vastaan tehdään työtä. Kosketushetkellä
tehdään työtä lepokitkaa vastaan. Kaiken aikaa tehdään työtä ilmanvastusta vastaan.
Kaikki termodynaamiset prosessit suuntautuvat kohti tasapainotilaa. Mekaanisen
energian siirtyminen lämmöksi on tasapainotilaan johtava prosessi. Lämpö ei voi siirtyä
itsestään mekaaniseksi energiaksi. Toisin sanoen, juoksijan ollessa lämmin lämpö ei voi
siirtyä itsestään juoksuksi. Lämpö on hyötykäytön kannalta huonompaa energiaa kuin
mekaaninen energia. Liikettä vastaan kohtisuora voima, esim. pinnan tukivoima, ei tee
työtä lainkaan. Gravitaatiolla on kyky varastoida sitä vastaan tehty työ
potentiaalienergiaksi. Myös jousella on sama ominaisuus puristettaessa. Esimerkkinä
tästä ovat uudet “hyppykengät”, jotka toimivat kuin niissä olisi jousi pohjassa.
Potentiaalienergia palautuu liike-energiaksi askeleen jälkeen.
Juoksija liikkuu tietyllä teholla. Kemiallisen energian kulutuksen teho juostessa on n. 600
W (Lavonen & al 1994) Kiihdytyksessä juoksija käyttää liike-energian lisäykseen tietyn
tehon, joka riippuu juoksijan massasta, nopeudesta ja kiihdytyksen suuruudesta.
Tasaisella nopeudella juostessaan hän tekee työtä tietyllä teholla kitkaa ja ilmanvastusta
vastaan.