Arkistoitu

Mikä on tehosi?


Mikä on ihmisen teho? Voiko sitä mitata? Onko ihmisen tehon mittaamisessa mitään järkeä? Ihmisen fysikaalinen teho voidaan kyllä määrittää. Eri asia sitten onko tuloksella mitään merkitystä, oman tehonsa ilmoittaminen kun tuskin auttaa kesätyöpaikan hankkimisessa… Urheilijat sen sijaan voivat hyötyä paljonkin tehon mittauksesta ja kuka tahansa voi kisata kaverin kanssa ja katsoa kumpi on tehokkaampi!

Teho fysiikassa ja arkikielessä tarkoittaa hieman eri asioita: Arkikielessä voidaan sanoa vaikkapa että ”Selänne oli tehokas maalintekijä” tai että ”opetuksen teho on ollut heikko”. Fysiikan tehoa taas tarkoitetaan, kun puhutaan esimerkiksi auton moottorin tehosta. Fysiikan suureena teho kuvaa (suurin piirtein) sitä, miten paljon ja kuinka nopeasti energiaa siirtyy tai muuntuu lajista toiseen.

Ihmisen tehon voi mitata vaikkapa kuntopyörällä polkemisesta, rappusten juoksemisesta tai painonnostosta. Fillaroinnista voidaan määrittää ihmisen jatkuva teho pitkässä suorituksessa. Hetkellinen teho taas on kyseessä esim. painonnostossa. Ihmisen hetkellinen teho voi nousta paljon suuremmaksi kuin jatkuva teho.

Seuraavassa kuvasarjassa on ohjeet, miten voit mitata oman tehosi helposti tasajalkahypyn avulla! Tarvitset vain mittanauhan sekä kameran, jolla voi kuvata videota ja katsella sitä kuva kuvalta.

Tehon määrittämiseksi täytyy tietää kuinka paljon hyppääjän painopiste nousee hypyssä.

Sitä varten videon taustalle tarvitaan mitta-asteikko. Kuvassa se on väsätty kahdesta tauluviivaimesta.

Suorana seisovan ihmisen painopiste on suurin piirtein lonkkaluun korkeudella. Antin arvioitu painopiste on kuvassa merkitty valkealla teipinpalalla, johon nuoli kuvassa osoittaa.

Kuvassa Antti on juuri aloittamassa ponnistustaan.

Painopisteen taso on merkitty vihreällä viivalla.

Tehon laskemiseksi tarvitsee myös tietää kuinka kauan ponnistus kesti. Ponnistukseen kuluneen ajan saa selville selaamalla videota kuva kuvalta.

Digikamera, jolla tämä kuvattiin ottaa 15 ruutua sekunnissa, eli kuvien väli on 1 / 15 = 0,067 sekuntia.

Kuvan, jossa ponnistus on juuri alkamassa ja tämän kuvan väliin mahtui videolla 5 ruutua, joten ponnistus kesti siis 6 × 0,067 s = 0,4 sekuntia.

Kuvassa päällekkäin Antti alkuasemassa ja hypyn lakipisteessä. Vihreiden viivojen väli kertoo kuinka paljon Antin painopiste nousi hypyssä.

Tauluviivainten avulla arvioituna nousua kertyi tässä tapauksessa noin 1,2 metriä.

Jos hypyn aikana vetää jalat koukkuun, muuttuu painopisteen paikka ja tulos menee enemmän tai vähemmän pieleen.

Ja sitten laskemaan Antin tehoa! Edellä mitattujen juttujen lisäksi pitää tietää putoamiskiihtyvyys (9,8 m/s2) sekä Antin paino (68 kg).

Ponnistuksessa kulunut energiamäärä saadaan kertomalla hyppääjän paino, hypyn korkeus ja putoamiskiihtyvyys keskenään. Kuvan hyppyyn kului energiaa 68 kg x 1,2 m x 9,8 m/s2 = 0,80 kJ.

Teho saadaan jakamalla energiankulutus siihen kuluneella ajalla. Antin teho ponnistuksessa oli siis 0,80 kJ / 0,4 s = 2,0 kW. Se on moninkertaisesti tavallisen hehkulampun teho, ja taitaapa virittämätön mopokin jäädä toiseksi! Mopo tosin voi ylläpitää tehoa niin kauan kuin polttoainetta riittää, Antti vain ponnistuksen ajan.

Ponnistaessa energiaa kuluu lisäksi muuhunkin kuin painovoimaa vastaan pyristelyyn, mutta sitä ei ole tässä huomioitu. Esimerkiksi lihasten lämpenemiseen kuluneen energian mittaaminen on vaikeaa.

Alla on lueteltu ihmisen tehoja eri toimissa. Ihminen saavuttaa suurimman hetkellisen tehonsa lyhyissä suorituksissa, kuten juuri ponnistuksessa tai painonnostossa.

Suoritus, suorituksen kesto ja tyypillinen teho

  • Arkiaskareet, päivä, 70 – 150 W
  • Pyöräily, tunteja, 100 – 200 W
  • Kilpapyöräily, tunteja, 400 – 500 W
  • Cooperin testi, 12 min, 300 – 700 W
  • Ponnistus, alle sekunti, 1 – 3 kW
  • Painonnosto, sekunteja, 2 – 6 kW

Kiitokset Antille mallihypystä!

Ilkka Hendolin on väitöskirjatutkijana Helsingin yliopiston Fysikaalisten tieteiden laitoksella ja harrastaa stand up -komiikkaa.


Kommentoi

Textile ohje