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Die Kraft des Menschen.

20. Februar 2012
Weltspiel-Geschichte-2:    Die Kraft des Menschen. 

Einleitung.
Die Aufgabenstellung lautet:
Wie groß sind die Kraft und die Ausdauer des Menschen?

Herleitung aus dem Nahrungsmittelverbrauch.
Grob vereinfachte Rechnung, zunächst auf 24 Stunden ausgerichtet:Der Mensch braucht bei mittelschwerer Arbeit, die er 8 Stunden lang täglich verrichtet, eine Energieaufnahme in Form von Nahrung in Höhe von etwa 12.000 Kilojoule. Das sind etwa 700 Gramm Getreide je Tag.

Angenommen, der Wirkungsgrad bei der Umsetzung von chemisch gebundener Energie in Tätigkeit der Armmuskeln und des Herzmuskels und der Muskeln des Brustkorbs und der anderen Körperteile beträgt ein Drittel, dann kann der Mensch am Tag 4.000 kJ Energie nutzen.

Wenn man weiter annimmt, daß er über die 24 Stunden gesehen die Hälfte davon braucht, um sich selbst am Leben zu erhalten (Herzschlag, Verdauung, Gehirndurchblutung, der Blutkreislauf selbst, Verdauung, Lungenbewegung und anderes mehr), dann kann er am Tag 2.000 kJ Nutzenergie als Muskelkraft nach außen zielgerichtet abgeben.

Verteilt man das gleichmäßig auf die 8 Arbeitsstunden am Tag, das sind 28.800 Sekunden am Tag, also 2.000.000Joule durch 28.800Sekunden dann hat man eine Durchschnittsabgabeleistung während der 8 Arbeitsstunden von 70 Watt. Gerechnet auf den ganzen Tag ist die Durchschnittsabgabeleistung 23 Watt und der Tagsdurchschnittswirkungsgrad ist 12.000kJ Nahrungsaufnahme und 2.000kJ Muskelarbeitsabgabe ergibt 0,17 als Tageswirkungsgrad.

Berechnung auf ein Jahr. 
Man braucht jeden Tag im Jahr Nahrung, das sind 365 Tage mal 12.000 kJ ergibt 4.380.000kJ jährliche Nahrungsenergieaufnahme. Die Jahresarbeitszeit beträgt ungefähr 2.000 Stunden. Das sind 7.200.000Sekunden mal 70 Watt ergibt 504.000.000Joule als Jahresarbeitsmenge. Der Wirkungsgrad ist 504.000.000Joule Nutzarbeit aus 4.380.000Joule Nahrungsenergieaufnahme, das ergibt 0,11. Die Jahresdurchschnittsabgabenutzleistung ist 504.000.000Joule durch 31.500.000Sekunden (im Jahr) ergibt 16 Watt Nutzleistung im Jahresdurchschnitt über alle 8.800 Jahresstunden gemittelt.

Berechnung über die Lebenszeit gesehen. 
Grob gerechnet hat der Mensch 20 Jahre für Kindheit und Ausbildung, 40 Jahre für die Arbeit und 20 Jahre für die Rente. Vereinfacht braucht er 80 jahre lang Nahrung, leistet aber nur 40 Jahre Nutzarbeit. Verteilt man die Lebensnutzleistung auf die 80 Lebensjahre anstatt auf die 40 Arbeitsjahre, dann halbiert sich die Durchschnittsleistung und sie beträgt 8 Watt. Der Wirkungsgrad halbiert sich ebenfalls und beträgt etwa 0,06.


Die Energiekosten der Nahrungsbereitstellung. 
Wenn man sich Gedanken um den Wirkungsgrad macht, dann muß man beachten, auf was man sich bezieht. Es ist ein Unterschied, ob die Nahrung aus Getreide hergestellt wird oder aus Fleisch besteht. Die Hühner und Schweine werden ja selbst mit Getreide gefüttert, und man braucht die mehrfache Getreidemenge, um eine gewisse Nahrungsenergiemenge an Fleisch herzustellen im Vergleich mit Getreide als Nahrungsmittel.

Zwischenergebnis. 
Der Mensch kann täglich 8 Stunden lang eine Nutzleistung von 70 Watt abgeben.

Herleitung über ein Leistungsmeßgerät. 
Viele Ärzte haben ein Standfahrrad mit Leistungsmessung.
Ich habe schon einmal einige Minuten auf so einem Fahrrad getreten. 50 Watt ist leicht, 100 Watt ist mittel, 150 Watt ist schwer, 250 Watt kann an nur wenige Minuten lang machen.
Ich schätze, daß 100Watt acht Stunden lang ziemlich schwierig ist.
Wenn man die Frage von dieser Seite her löst, kommt also genau dasselbe Ergebnis heraus wie bei der Lösung über den Nahrungsmittelverbrauch.
Hinweis:
Selbstverständlich können Radrennfahrer im besten Alter und auf wenige Wochen im Jahr beschränkt ein Mehrfaches leisten. Aber hier betrachten wir die mittlere Leistung eines Menschen über viele Jahre hinweg.

Sämtliche Angaben ohne Gewähr.
Eingefügt am 20. Februar 2012
One Comment
  1. Wie kann man hier den Text formatieren: Fettblock, Kursivschrift etc?>

    Fetten oder schrägen Text darstellen?

    Ich habe dazu eine Seite mit einem Bild gemacht, darauf kann man es sofort erkennen, wie es geht.
    http://www.agriserve.de/Weltnetzgestaltung-6.html

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