1.1. Энергетические затраты при различных формах деятельности человека
Энергия, необходимая человеку для совершения различных видов работы, высвобождается в его организме в процессах окислительно-восстановительного распада углеводов, белков, жиров и других органических соединений, содержащихся в продуктах питания. Окислительно-восстановительные реакции в живых организмах могут протекать как с участием кислорода (аэробное окисление), так и без участия кислорода (анаэробное окисление). Анаэробное окисление характеризуется меньшим количеством высвобождаемой энергии и имеет ограниченное значение у высших организмов.
При аэробном окислении 1 г жира в организме высвобождается 38,94, а при окислении 1 г белка или 1 г углеводов — 17,16 кДж энергии.
Высвобожденная энергия частично расходуется на совершение полезной работы, а частично (до 60 %) рассеивается в виде теплоты в живых тканях, нагревая тело человека.
Совокупность химических реакций в организме, необходимых для жизнедеятельности, называется обменом веществ.
Для характеристик суммарного энергетического обмена используют понятия основного обмена и обмена при различных видах деятельности.
Основной обмен характеризуется величиной энергетических затрат в состоянии полного мышечного покоя в стандартных условиях (при комфортной температуре окружающей среды, спустя 12…16 ч после приема пищи в положении лежа). Расход энергии в этих условиях составляет 87,5 Вт для человека массой 75 кг.
При изменении положения тела либо при совершении любой работы энергетические затраты повышаются по сравнению с основным обменом.
Дополнительные затраты энергии зависят от:
рабочей позы тела;
интенсивности мышечной деятельности;
информационной насыщенности труда;
степени эмоционального напряжения и других факторов.
В положении сидя, за счет работы мышц туловища, затраты энергии превышают на 5…10 % уровень основного обмена, в положении стоя — на 10…15, при вынужденной неудобной позе — на 40…50 %.
Энергозатраты при мышечной работе зависят от ее напряженности и продолжительности. Так, при легкой сидячей работе они составляют 116,4…125, при легкой физической работе — 408…583, при тяжелой физической работе — 583…875 Вт.
При интенсивной интеллектуальной работе потребности мозга в энергии составляют 15…20 % основного обмена (масса мозга составляет около 2 % массы тела). Повышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Так, при чтении вслух сидя расход энергии повышается на 48, при выступлении с публичной лекцией — на 94, у операторов вычислительных машин — на 60…100 %.
Суточные энергозатраты зависят от деятельности человека (таблица 1.1).
Вид деятельности | Суточные энер-гозатраты, МДж |
Работники умственного труда (врачи, педагоги, диспетчеры и др.) | 10,5…11,7 |
Работники механизированного труда и сферы обслуживания (медсестры, продавцы, рабочие, обслуживающие автоматы) | 11,3…12,5 |
Работники, выполняющие работу средней тяжести (станочники, шоферы, хирурги, полиграфисты, литейщики, сельскохозяйственные рабочие и др.) | 12,5…15,5 |
Работники, выполняющие тяжелую работу (лесорубы, грузчики, горнорабочие, металлурги) | 16,3…18 |
20.Энергетические затраты человека при различных видах деятельности. Методы оценки тяжести труда.
легкие
1)1а
Интенсивность энергозатрат до 120 ккал/г(до 139 Вт)производимые сидя и сопровожд-ся незначит. физ напряжением
2) 1б
Интенсивность энергозатрат 121-150 ккал/г(140-174 Вт) производимая сидя,стоя или связанные с ходьбой и сопр-ся некоторым физическим напряжением
Средней тяжести
3)2а
Интенсивность энергозатрат 151-200 ккал/г (175-232 Вт),связанные с пост ходьбой
4)2б
Интенсивность энергозатрат 201-250 ккал/г (233-290 Вт),связанные с ходьбой ,перемещением и переноской тяжести
тяжелые
5)3(свыше 290 Вт)
Категории труда:
1.Работа малых групп мышц(при статических нагрузках)
2. Работа больших групп мышц, но не в оптимальном режиме α1 > α2
3. Работа больших групп мышц в оптимальном режиме
21. Параметры микроклимата производственных помещений.
Санитарные правила устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом интенсивности энерготрат работающих, времени выполнения работы, периодов года и содержат требования к методам измерения и контроля микроклиматических условий.
Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.
Уравнение теплового баланса можно записать в следующем виде:
Q=QТ+QК+QИ+QИСП+QВОЗД , (1)
где Q– количество теплоты, выделяемой человеком,QТ— теплота, отдаваемая в окружающую среду путем теплопередачи через одежду,
Терморегуляция организма осуществляется одновременно всеми способами. Очевидно, что величина отдельных составляющих зависит от температуры окружающего воздуха, скорости его движения, влажности, наличия в помещении источников тепла. Давление воздухатакже оказывает существенное влияние на самочувствие человека, поскольку обуславливает процесс газообмена человека с окружающей средой. Известно, что диффузия кислорода в кровь происходит при парциальном давлении кислорода в пределах 95…120 мм рт.ст. Начиная с парциального давления кислорода около 60 мм рт.ст., что соответствует высоте 4 км, у человека возникают головная боль, головокружение, нарушение работы слухового и зрительно анализаторов, замедляются реакции. Все это признаки кислородного голодания –
Избыточное давление воздуха приводит к повышению парциального давления кислорода в воздухе, содержащемся в альвеолах, что, в конечном итоге, приводит к увеличению силы дыхательной мускулатуры. При этом следует выделить три периода: компрессия, или повышение давления, нахождение в условиях повышенного давления и
Показателями,характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:
температура воздуха, 0C,
температура поверхностей (стен, пола, потолка, различных устройств, технологического оборудования и т.п.),
относительная влажность воздуха, %,
скорость движения воздуха, м/с,
интенсивность теплового облучения, Вт/м2,
давление.
Приборы для измерения параметров микроклимата:
измеритель температуры и влажности
комбинированный анемометр, психрометр
пирометр (ИК-термометр)
измеритель плотности теплового потока
При работах, выполняемых сидя, темпер воздуха измеряют на высоте 0,1-1м. Относит влажность – на высоте 1 м над уровнем пола. При работах, выполняемых стоя , влажность воздуха измеряют на высоте 0,5-1м, а относит – на высоте 1,5м.
6 Основы физиологии труда. Основные виды и формы деятельности, их классификация, энергетические затраты при различных формах деятельности.
Физиология труда — это наука, изучающая изменения функционального состояния организма человека под влиянием его трудовой деятельности и обосновывающая методы и средства организации трудового процесса, направленные на поддержание высокой работоспособности и сохранение здоровья работающих.
Основными задачами физиологии труда являются:
— изучение физиологических закономерностей трудовой деятельности;
— исследование физиологических параметров организма при различных видах работ;
— разработка практических рекомендаций и мероприятий, направленных на оптимизацию трудового процесса, снижение утомляемости, сохранение здоровья и высокой работоспособности в течение продолжительного времени.
В процессе трудовой деятельности человеку приходится выполнять различные виды работ. Исторически сложилось деление на физический и умственный труд, которое с физиологической точки зрения условно.
В настоящее время, в связи с механизацией и автоматизацией производственных процессов, физическое напряжение в трудовой деятельности играет все меньшую роль и значительно возрастает роль высшей нервной деятельности.
Энергозатраты — очень лабильный (подвижный) показатель и зависит от многих параметров: пола, возраста, характера производственной деятельности и т.д. Средние величины энергозатрат в зависимости от физической нагрузки при выполнении разного вида работ приводятся в табл. 1.2.
Таблица 1.2 — Энергозатраты человека
Группа труда | Расход энергии на 1 кг массы тела в сутки, ккал | |
Мужчины | Женщины | |
Интеллектуальный, умственный труд (педагоги, врачи) | 35 | 30 |
Механизированный труд (токари, аппаратчики) | 45 | 35 |
Частично механизированный труд (штукатуры) | 50 | 40 |
Тяжелый физический труд (лесорубы, землекопы) | 55 | — |
7Условия трудовой деятельности, их квалификация. Тяжесть и напряженность труда, критерии оценки.
Факторами метеорологических условий производственной среды являются: температура воздуха, его относительная влажность, скорость перемещения воздуха и наличие теплоизлучений.
Для обеспечения нормальных условий деятельности человека параметры микроклимата нормируются. Нормы производственного микроклимата установлены ГОСТ 12.1.005-88 ССПТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Они едины для всех производств и всех климатических зон. Параметры микроклимата в рабочей зоне должны соответствовать оптимальным или допустимым микроклиматическим условиям. Оптимальные условия обеспечивают нормальное функционирование организма без напряжения механизмов терморегуляции. При допустимых микроклиматических условиях возможно некоторое напряжение системы терморегуляции без нарушения здоровья человека.
Тяжесть труда (в широком смысле)- это степень совокупного воздействия всех факторов рабочей среды на здоровье человека и его работоспособность. Тяжесть труда характеризует физиологическую «стоимость» (цену) работы, то есть степень функционального напряжения организма при выполнении любой работы, как умственной, так и физической.
Классификация труда по тяжести и напряженности включает два подхода:
физиологическая классификация, основанная на физиологических характеристиках напряжения функций организма и утомления;
профессиографическая характеристика трудовой деятельности, основанная на описательных характеристиках труда.
Тяжесть труда(в узком смысле) — характеристика трудового процесса, отражающая преимущественную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы организма (сердечно-сосудистую, дыхательную и др.), обеспечивающие его деятельность.
Тяжесть труда характеризуется физической динамической нагрузкой, массой поднимаемого и перемещаемого груза, перемещениями в пространстве, рабочей позой.
По показателям тяжести трудового процесса различают следующие классы условий труда:
Оптимальный(легкая физическая нагрузка)
Допустимый(средняя физическая нагрузка)
Вредный(тяжелый труд 1-й и 2-й степеней).
Напряженность труда
Напряженность труда — характеристика трудового процесса, отражающая нагрузку преимущественно на центральную нервную систему, органы чувств, эмоциональную сферу труда. К факторам, характеризующим напряженность труда, относятся: интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки, монотонность нагрузок, режим работы.
По показателям напряженности трудового процесса различают следующие классы условий труда:
Оптимальный(напряженность труда легкой степени, требующая затрат энергии до 174,1 Дж/с).
Допустимый(напряженность труда средней степени — от 174,1 до 290,5 Дж/с).
Вредный(напряженность труда 1-й и 2-й степеней — более 290,5 Дж/с).
Критериями степени напряженности является выраженное нарушение адекватности физиологических реакций, резкое снижение точности, быстродействия и надежности оператора, ведущее к дезорганизации деятельности.
В физиологическом отношении благоприятны работы, относящиеся к 1-й степени напряженности труда, однако, при такой мобилизации функций невозможны высокая производительность и эффективность труда. Более эффективна работа при II степени напряженности труда, при которой в то же время не возникает явлений переутомления и работу можно выполнять длительное время. При III степени напряженности необходимы дополнительные перерывы или укорочение рабочего дня.
Рабочий обмен, энергетические затраты организма при различных видах труда. Рабочая проверка. Специфически-динамическое действие пищи. Распределение населения по группам в зависимости от энергозатрат.
1.Рабочий обмен, энергетические затраты организма при различных видах труда
Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводящего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основного обмена. Это увеличение энерготрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа.
При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия. При физическом труде человека коэффициент полезного действия колеблется от 16 до 25 % и составляет в среднем 20 %, но в отдельных случаях может быть и выше.
Коэффициент полезного действия изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по мере тренировки.
Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа.
Распределение населения по группам в зависимости от энергозатрат.
Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отношение общих энерготрат на все виды деятельности за сутки к величине основного обмена. По этому принципу все мужское население разделено на 5 групп
I группа – работники умственного труда. К ним относятся: руководители предприятий, педагоги, научные работники, медики (кроме хирургов), писатели, журналисты, работники печатной отрасли, студенты. Суточный расход энергии составляет для мужчин ккал, для женщин ккал, т. е. в среднем 40 ккал/кг массы тела.
II группа – работники легкого физического труда. К ним относятся: рабочие автоматизированных линий, швейники, ветеринары, агрономы, медсестры, продавцы промтоваров, инструкторы по физической культуре, тренеры. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин и ккал для женщин, т. е. в среднем 43 ккал/кг массы тела.
III группа – работники среднего по тяжести труда. К ним относятся: хирурги, водители, работники пищевой промышленности, работники водного транспорта, продавцы продовольственных товаров. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин и ккал для женщин, в среднем на 1 кг массы 46 ккал/кг массы тела.
IV группа – работники тяжелого физического труда. К ним относятся: строители, металлурги, механизаторы, сельхозрабочие, спортсмены. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин и ккал для женщины, в среднем 53 ккал/кг массы.
V группа – лица особо тяжелого физического труда. К ним относятся: сталевары, шахтеры, лесорубы, грузчики. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин, в среднем 61 ккал/кг. Для женщин этот расход не нормируется.
Специфическое динамическое действие пищи
После приема пищи интенсивность обмена веществ и энерготраты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в условиях основного обмена. Увеличение обмена веществ и энергии начинается через час, достигает максимума через 3 ч после приема пищи и сохраняется в течение нескольких часов. Влияние приема пищи, усиливающее обмен веществ и энергетические затраты, получило название специфического динамического действия пищи.
При белковой пище оно наиболее велико: обмен увеличивается в среднем на 30 %. При питании жирами и углеводами обмен увеличивается у человека на 14—15 %.
Специфически – динамическое действие пищи обусловлено:
• затратами энергии на переваривание пищи,
• всасыванием в кровь и лимфу питательных веществ из ЖКТ,
• ресинтезом белковых, сложных липидных и других молекул;
• влиянием на метаболизм биологически активных веществ, поступающих в организм в составе пищи.
РАБОЧИЙ ОБМЕН
Рабочий обмен– это общие энерготраты организма за сутки, которые складываются из основного обмена и рабочей прибавки.
Рабочая прибавка– это любой дополнительный расход энергии сверх основного обмена.
Дополнительная энергия затрачивается на (1) физическую работу, (2) терморегуляцию,
(3) усвоение пищи.
Рабочая прибавка (за сутки) = рабочий обмен минус основной обмен.
NB! Рабочий обмен зависит от пола, возраста, веса, роста и характера трудовой деятельности.
Классификация основных форм и видов деятельности человека. Энергетические затраты при различных формах деятельности.
Понятия «труд» и «работа» не однозначны. Термин «работа» означает все виды деятельности, связанные с затратой энергии и выходом организма из состояния покоя. При любом виде труда выполняется работа, но не всякая работа может считаться трудовой деятельностью.
Трудовую деятельностьпринято делить на физическую и умственную. Деление это условно, так как никакая трудовая деятельность невозможна без регулирующей роли центральной нервной системы, без волевых усилий. При оценке физических усилий используется понятие «тяжесть труда», отражающее нагрузку на скелетную мускулатуру, сердечно-сосудистую и другие физиологические системы. Для характеристики умственной деятельности принято понятие «напряженность труда», отражающее преимущественную нагрузку на центральную нервную систему.
Научно—техническое развитие вызывает преобразование характера трудовой деятельности. В середине ХХ в. из всей энергии, которая производилась на Земле, 96 % приходилось на долю мышечной силы человека. В наши дни мышечная энергия в общем энергетическом балансе мира составляет всего 1 %.
Умственная работаотносится к числу весьма трудоемких и напряженных. Установлено, что мера загрузки человека умственной работой при ручной уборке и мытье полов равна 9 %, работе на токарном станке – 52 %, при управлении автомашиной в городе – около 60 %, а при вдумчивом чтении – 100 %.
Для человека важен и совершенно необходимфизический труд. Существуют болезненные состояния у людей умственного труда, которые в известной степени связаны с недостатком физической нагрузки: сутулость, болезни суставов, позвоночника, ожирение.
Выделяют четыре основные группы профессий: физического, механизированного, автоматизированного и умственного труда. Все эти формы труда представлены в современном производстве, но доля первых двух снижается, а последних – возрастает. Тяжесть умственного труда во время обучения увеличивается в силу того, что происходит на фоне статического напряжения, связанного с необходимостью дополнительное время сохранять определенную позу в течение определенного времени.
При строго ритмичной деятельности процессы возбуждения сосредоточиваются на все меньшем и меньшем пространстве коры головного мозга. Между участками коры, которые «ответственны» за ритм физического труда, и теми, что управляют заданной умственной работой, как бы происходит размежевание. Оба участка функционируют, не мешая, а дополняя друг друга. В этом состоит важное условие творчества, продуктивное сочетание умственной и физической деятельности. Правильное чередование раздражительного и тормозного процессов в коре головного мозга, элементы разнообразия в трудовом процессе – все это очень важно для высокой работоспособности, для эмоционально—морального и физического благополучия человека.
Суточный расход энергии человека включает величину основного обмена и энергию, необходимую для выполнения профессионального труда, спортивной и других форм мышечной деятельности. Умственный труд требует небольших энергетических затрат. При физической же работе расход энергии может достигать больших величин. Например, при ходьбе энергии расходуется на 80-100% больше по сравнению с покоем, при беге — на 400% и более.
Спортивная деятельность сопровождается значительным увеличением суточного расхода энергии (до 4500-5000 ккал). В дни тренировок с повышенными нагрузками и соревнований в некоторых видах спорта (лыжные гонки, бег на длинные дистанции и др.) эти величины могут быть еще больше. При прочих равных условиях расход энергии тем больше, чем относительно длиннее и интенсивнее выполняемая работа.
Мышечная работа необходима для нормальной жизнедеятельности организма. Количество энергии, затрачиваемое непосредственно на физическую работу, должно составлять не менее 1200-1300 ккал в сутки. В связи с этим для лиц, не занимающихся физическим трудом и расходующих на мышечную деятельность меньшее количество энергии, физические упражнения особенно необходимы.
На уровень расхода энергии влияют также эмоции, возникающие во время какой- либо деятельности. Они могут усиливать или, наоборот, снижать обмен веществ и энергии в организме. Энергетические траты зависят не только от величины выполняемой работы, но и от условий внешней среды, в которой производится работа: температура и влажность воздуха, барометрическое давление, сила ветра.
После окончания мышечной деятельности расход энергии некоторое время остается еще повышенным по сравнению с уровнем покоя. Это обуславливается химическими процессами в мышце, связанные с окислением молочной кислоты и ликвидацией кислородного долга.