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Arbeitswissenschaften/Ergonomie (Subject) / Energetik des menschlichen Körpers (Lesson)

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• Zeichnen und Berschriften: i) Verlauf der physiologischen Leistungskurve über 24 Stunde ii) Schema der Leistungsbereiche + Beschreibung i) Leistungskurve über 24 Stunde = https://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/b/b2/Physiologische_Arbeitskurve2.png ii) Schema der Leistungsbereiche: 100 % = Absolute Leistungsfähigkeit  70-100 % = Autonom geschützte Reserven: normalerweise nicht verfügbar, nur in lebendedröhliche/ Risikosituationen; kann nur bei extrem Sportler bis zum 90% reduzieren werden.  70 % = Mobilisationsschwelle: (kann durch Doping erhöht werden) 35-70 % = Gewöhnliche Einsatzreserven: Sport 10-35 % = Physiologische Einsatzbereitschaft: einfaches Heben, tragen 0-10 % = Automatisierte Leistung: Durchblutung, Aufrechthaltung der Körper im Ruhezustand 
• Was versteht man unter Respiratorischer Quotient (RQ) Respiratorischer Quotient (RQ): beschreibt das Verhältnis der in einer bestimmten Zeit ausgeatmeten CO2-Menge (Mol) zum gleichzeitig aus der Luft aufgenommenen O2 (Mol). der RQ-Faktor ist dimensionslos.RQ = V(CO2) • t-1 ÷ V(O2) • t-1 Verstoffwechslung-Subtrate-Idikator:i) RQ Kohlenhydrate: 1 = 6 CO2 ÷ 6 O2 ii) RQ Fette: 0,7 (Durchschnitt) iii) RQ Proteine: 0,81  ermittelt mithilfe der Spirometrie
• Energieumsatz Formel Was versteht man unter ein energetisches Äquivalent von 21,14 kJ/ l O2? Energieumsatz (kJ) = O2-Aufnahme  (litre) × Energetisches Äquivalent (kJ/ l O2) Energetisches Äquivalent von 21,14 kJ/ l O2: 21,14 kJ (Energiemenge) wird bei der Verbrennung von 1 Liter O2 im Organismus freigesetzt; dies entspricht einem respiratorischen Quotienten (RQ) von 1.
• Aufgabe RQ: Der stationäre Zustand stellte sich bei 1 l/min O2-Menge ein. Hierbei galt ein respiratorischer Quotienten RQ von 0,75 mit zugehörigem energetischem Äquivalent von 19,84 kJ/l O2. Die Arbeit soll insgesamt 100 min dauern. Wie hoch war der Arbeitsenergieumsatz bei einem Ruheumsatz von 25% des Gesamtenergieumsatzes? ggb.: O2-Aufnahme bei stationärem Zustand = 1 l O2 /min RQ von 0,75 mit zugehörigem energetischem Äquivalent von 19,84 kJ/l O2 Arbeitzeit = 100 min gesucht: Arbeitsenergieumsatz bei einem Ruheumsatz von 25% des Gesamtenergieumsatzes? O2-Aufnahme(100min) = 1 l O2/min × 100 min = 100 l O2 Gesamtenergieumsatzes (kJ) = O2-Aufnhamen (l) × Energetisches Äquivalent (kJ/l O2)⇒ 100 l O2 × 19,84 kJ/l O2 = 1984 kJ Arbeitsenergieumsatz (25% Gesamtenergieumsatzes ) = 25 % × 1984 kJ ⇒ 496 kJ
• Definitionen zum Energieumsatz Energieumsatz: (auch Gesamtumsatz) = Energiemenge, die ein Lebewesen zur Aufrechterhaltung seiner Lebensvorgänge aufweist. ⇒ Gesamtenergieumsatz = Arbeitsenergieumsatz + Ruheumsatz bzw. GU Grundumsatz (GU) = – Teil des Energieverbrauchs, der bei körperlicher Ruhe und ohne Nahrungsumwandlung für die Aufrechthaltung der Körperfunktionen benötigt wird.– Abhängig: Körperoberfläche, Lebensalter, Geschlecht. Ruheumsatz ≈ GU– wird bei völliger Körperruhe gemessen wird. – liegt 10-15% über den GU weil deren Meß-bedingungen weniger streng sind als die von GU. Freizeitumsatz = – Teil des Energieumsatzes außerhalb der beruflichen Tätigkeit. – Er wird betrachtet, wenn der Gesamtumsatz über 24 Std. ermittelt werden soll. 
• Was versteht man unter PAL (Physical Activity Level)? Bsp.? Was kann man mit PAL-Wert ausrechen? Wie sieht der Frmel aus? PAL (Physical Activity Level): Durchschnittlicher  täglicher  Energiebedarf für körperliche Aktivität als Vielfaches des Grundumsatzes. PAL-Wert charakterisiert das Ausmaß der körperlichen Aktivität  Mit Hilfe des PAL-Wertes kann man den eigenen Energiebedarf ausrechnen z. B. PAL-Wert von: 0,95 = Schalfen 1,2 = für eine überwiegend sitzende od. liegende Lebensweise, keine Freizeitaktivitäten,           z. B. alte, gebrechliche oder bettlägerige Menschen, Rollstuhlfahrer 2,0 - 2,4 = für harte u. anstrengende, körperliche Berufstätigkeit,                  z. B. Leistungssportler, Bauarbeiter, Waldarbeiter, Landwirte, Bergarbeiter Für sportlicher Tätigung = können zusätzlich pro Tag +0,3 PAL  zugelegt werden! Energieumsatzbestimmung über PAL-Wert: Formel: Grundumsatz (GU) × PAL-Wert Frauen: i) Sitzende Tätigkeit => 1340 kcal oder kJ × 1,5 = 2010 kcal ii) Regelmäßig Sport => 1340 kcal × (1,5 + 0,3)  = 2412 kcal
• Zusammenhang zw. Herzfrequenz und O2-Aufnahme: - Beziehung? - Einflussfaktoren bei ggb. Sauerstoffaufnahme. Zusammenhang zw. Herzfrequenz und O2-Aufnahme = Linear Beziehung  Einflussfaktoren: bei ggb. Sauerstoffaufnahme. Alter: = Mit steigendem Alter, ↓ Pulsfrequenz Geschlecht: = Männer ↓ Pulsfrequenz als Frauen  Form der muskulären Arbeit: = Pulsfrequenz steigt schneller bei statische Arbeit an als bei dynamisch Arbeit. Arbeitsgeschwindigkeit:= ↑ Arbeitsgeschwindigket, ↑ Herzfrequenz Eingesetzte Muskelmasse:= Mehrere Muskelmasse eingesetzt, ↑ Herzfrequenz Einflüsse der Arbeitsumgebung (z. B. Hitze, Lärm, Vibration): = Höhen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit steigert die Körpertemperatur, und dafür auch die Herzfrequenz um den Körper zu kühlen. Gesundheitszustand:= z. B. Fieber: Mit jedem Grad Temperaturerhöhung steigt die Herzfrequenz um zehn Schläge in der Minute an. Psyschische Belastung:= Stress, Angst, wobei der Fluchtreflex ausgelöst wird und freigesetzte Hormone das Herzpuls steigern. Trainingszustand:
• Was versteht man unter Dauerleistungsgrenze (DLG)? Definition: Dauerleistungsgrenze (DLG) definiert als die höchstmöglicher Arbeitsintensität, bei der sich das Körpersystem noch im Gleichgewicht zw. Belastung und Erholung befindet, während bei einer dauernden Überschreitung eine Überforderung einsetzt. DLG ist unterschiedlich, je nachdem wie gut traniert die Personen sind. dient zur Abgrenzung von nicht ermüdender zu ermüdender Tätigkeit:– < DLG: Leichte/mittelschwere Arbeit– ≥ DLG: Schwere/schwerste Arbeit 
• Was versteht man unter Partial- & Integralmethode (Skizzieren)? Welche Methode ist schwieriger? Methode zur indirekten Messung des Energieumsatzes über den Sauerstoffverbrauch! Partialmethode: bei leichter-/mittelschwerer Arbeit (unterhalb  DLG) Die Messungen erfolgen im Bereich des Steady-states: 3 - 5 Min nach Arbeitsbeginn = ein Gleichgewicht (Steady-State) zwischen Sauerstoffbedarf und Sauerstoffaufnahme. In der Zeitspanne zwischen Arbeitsende und Erreichen des Ruheniveaus wird jene O2-Menge aufgenommen, die in der Anfangsphase als Defizit angesammelt wurde.⇒ O2-Defizit = O2-Bilanzausgleich. Integralmethode: bei schwerer & schwerster Arbeit (≈ oder > DLG) Steady-state kann nicht erreicht werden, da der O2-Bedarf über dem maximalen O2-Aufnahmevermögen liegt; In Folge entsteht ein ständig steigendens O2-Defizit, das nach Aufbrauch der Reserven zur Erschöpfung führt; Beginn der Messungen = Arbeitsbeginn; Ende der Messungen bei Erreichen des Ruheumsatzes Arbeitsenergieumsatz: Ruheumsatz: 20% Gesamtenergie Arbeitsumsatz: 80% Gesamtenergie Sauerstoffschuld: Verzögerung-Phase: benötigte Energie wird aus AN-aeroben Reserven  bereitgestellt, die nach Beendigung der Tätigkeit über aerobe Prozesse wiederhergerstellt werden.  Zu Beginn der Tätigkeit wird weniger Sauerstoff verbraucht, als erforderlich ist. Nach Beeindigung der Tätigkeit besteht ein erhöhter Säuerstoffbedarf für gewisse Zeit zum Bilanzausgleich (= "Abtrage der Sauerstoffschuld")
• Definieren und skizzieren Sie den Leistungspulsindex (LPI) Wie wird er experimentell ermittelt? Pulsfrequenz ist ein indirektes Maß für die Muskeldurchblutung, die sich aus der physischen Beanspruchung ergibt. Bei dynamischer Arbeit läßt sich eine Proportionalität zwischen Pulsfrequenz und der belastungsabhängigen Sauerstoffaufnahme feststellen. Leistungs-Puls-Index (LPI)  (VL 2, S. 31) Definition:  Durchschnittliche Zunahme der Herzfrequenz bei kontinuierlicher Steigerung der Belastung um 9,81 Watt/min. ⇒ Maß für die individuelle Höhe der muskulären Dauerleistungsfähigkeit Experimentelle Testarbeit: Fahradergometer:– vom Ruhepuls starten, die Belastung stufenweise erhöht und für 1 Minute konstant gehalten. Vorbereitung:i)  Anlegen des Pulsfrequenzmeßgerätes um den Brustkorbii) Nach einer Ruhezeit von 10 min beginnt die Belastungszeit am Ergometer. Versuchsablauf:i) 60 Pedal-umdrehungen / min treten (während gesamter Versuchszeit)ii) bei der geringsten Stufe einstellen und 1 min treteniii) nach jeder weiteren Minute, Belastung um eine Stufe erhöheniv) Pulsablesung am Ende jeder Minute Belastungszeitv) Endbelastung 120W-180W Versuchsauswertung:- Berechnung des Regressionskoeffizients
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• Gibt es einen Unterschied beim LPI für Sportler & Nichtsportler? NEIN Der individuelle LPI bleibt konstant ohne spezielles Herztraining und ist deshalb UNabhängig vom Trainingsszustand der Versuchsperson. Das Ruhepulsniveau wird durch Training abgesenkt und der Trainierte und Untrainierte reagierieren auf Belastungssteigerung mit ähnlichen Pulsfrequenzsteigerung. Der UNtrainierte erreicht aber eine höhere Pulsfrequenz und damit eher die Leistungsgrenze auf einem gesundheitlich bedenklichen Niveau. Ein Mensch mit niedrigem LPI ist gründsätzlich belastbarer als jemand mit hohem LPI und umgekehrt. Die Werte für Erwachsene liegen zwischen 3-6, bei Frauen im Bereich 4,5-5,5 und bei Männern bei 3,2-3,6. Individuelle Abweichungen sind möglich.
• Was versteht man unter Biorhythmus? Leistungkurve? Biorhythmus: Ein Lebensrhythmus von dem jeder Mensch od. jedes Lebewesen, vom Beginn bis zum Ende seines Lebens, geleitet wird. Er unterliegt periodischen Schwankungen, welche einer Sinuskurve ähneln und daher wellig verlaufen. Er beeinflusst: physische und intellektuelle Leistungsfähigkeit des Menschen. Gemütszustand, ganzheitliche Verfassung gesundheitliches Wohlbefinden. Leistungkurve /-bereitschaft: https://de.wikipedia.org/wiki/Arbeitskurve#/media/File:Physiologische_Arbeitskurve2.png In der Nacht am geringsten beste am vormittags Mittagstief (wird durch kleinere Mahlzeiten positiv beeinflusst) Einflusse: Tag und Nacht, ⇒ Wenig Sonnenlicht, beginnt im Körper die Produktion von Hormonen welche Müdigkeit und Schlaf hervorrufen. Licht und Dunkelheit Wärme und Kälte Leistungsbereitschaft: Quelle: https://krank.de/koerperprozesse/biorhythmus/

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