Enunciado

A taxa metabólica é definida como a taxa na qual o corpo usa energia química para sustentar suas funções vitais. Verificou-se que a taxa metabólica média é proporcional à área total da superfície da pele do corpo. A área da superfície de um homem de 175 lb com a altura de 5 ft e 10 in é cerca de 2,0   m 2 , e para uma mulher de 110 lb com a altura de 5 ft e 4 in é aproximadamente de 1,5   m 2 . Existe uma variação de cerca de 1 por cento de área de superfície, para cada três libras acima ou abaixo dos pesos aqui indicados, e uma variação de 1 por cento para cada polegada acima ou abaixo das alturas aqui indicadas. (a) Estime sua taxa metabólica média no decorrer de um dia, usando os seguintes dados de taxas metabólicas (por metro quadrado de área de pele) para várias atividades fisicas: dormindo, 40   W / m 2 ; sentado, 6 0   W / m 2 ; caminhando, 16 0   W / m 2 ; atividade fisica moderada, 175   W / m 2 e exercício aeróbio moderado, 30 0   W / m 2 . Como você compara seus resultados com a potência de uma lâmpada de 100 W? (b) Expresse sua taxa metabólica média em termos de kcal/dia (1 kcal = 4.19 kJ). (Uma quilocaloria - kcal - é a "caloria dos alimentos" dos nutricionistas.) (c) Uma estimativa usada pelos nutricionistas é que, a cada dia, uma "pessoa média " deve ingerir aproximadamente 12-15 kcal de alimento para cada libra de peso corporal, para manter seu peso. Dos cálculos da Parte (b) estas estimativas são plausíveis?

Passo 1

Letra (a)

A energia é dada por

E = P ' Δ t

Onde essa potência é a potência por unidade de área multiplicada pela área:

E = A P Δ t

Passo 2

A energia vai ser:

E = E d o r m i n d o + E a n d a n d o + E s e n t a d o + E a t i v . m o d . + E a t i v . a e r o b .

E = ( A P Δ t ) d o r m i n d o + ( A P Δ t ) a n d a n d o + ( A P Δ t ) s e n t a d o + ( A P Δ t ) a t i v . m o d . + ( A P Δ t ) a t i v . a e r o b .

E = A ( P Δ t ) d o r m i n d o + ( P Δ t ) a n d a n d o + ( P Δ t ) s e n t a d o + ( P Δ t ) a t i v . m o d . + ( P Δ t ) a t i v . a e r o b .

Passo 3

Vamos assumir que a pessoa dorme 8h, anda 2 horas, fica sentada 8h, faz 1h de aeróbico e as 5h restantes faz exercícios moderados. Jogando os valores:

E = 2 ( 40 ∙ 8 ) d o r m i n d o + ( 160 ∙ 2 ) a n d a n d o + ( 60 ∙ 8 ) s e n t a d o + ( 175 ∙ 5 ) a t i v . m o d . + ( 300 ∙ 1 ) a t i v . a e r o b . ∙ 3600

Os tempos foram multiplicados por 3600, para serem convertidos em segundos. Assim:

E = 16,5 × 10 6   J

Passo 4

A potência é dada por:

P = Δ E Δ t = 16,5 × 10 6   J 24 × 3600 = 190   W

Que é quase o dobro da potência de uma lâmpada.

Passo 5

Letra (b)

O consumo médio de caloria no dia é dada por:

E = 16,5 × 10 6   J 4190   J / k c a l = 3938   k c a l

E ≈ 3,9   M c a l

Passo 6

Letra (c)

Vamos dividir as calorias pelo peso, em libras:

3938   k c a l 175   l b = 23   k c a l / l b

Que é maior do que a estimativa.

Resposta

Letra (a): P = 190   W

Letra (b): E ≈ 3,9   M c a l

Letra (c): 23   k c a l / l b

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