歩いた「運動の量」はどうやって表したら?

 以下は1997年05月に FWELL WALKING フォーラムで議論した内容です。
私・テラ以外の発言者はイニシャルにしました。
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<<Y氏>>
 歩いた「運動の量」はどうやって表したら良いのだろう? と言う疑問を持つようになりました。

<<テラ>>
 面白そうなので、物理学での物体の移動のように考えてみました。
「歩きの運動の量」というのは、単純には歩いた距離に比例する、と考えていいと思います。
ただし、他に体重にも比例するでしょうし、歩き方のフォーム(体重の上下動が多いと効率が悪いとか)なども影響するでしょう。
消費カロリーを表示する歩数計では、多分(使ったことないけど)、最初に体重と平均歩幅をセット入力しておき、後は歩数に比例させているのだろう、と思ってます。

<<Y氏>>
 例えば、”時速4kmで4km歩くのと、時速5.5kmで3km歩くのとどちらが「運動の量」が大きいのだろうか?”などということです。 

<<テラ>>
 先の考え方から、「4km歩くの」は「3km歩くの」の3分の4倍(約1.3倍)「運動の量」(消費エネルギー)が大きい、と言うことになります。
歩く速さは「時間当たりの運動の量」のことですから、一般にはパワー、馬力、Kwといった運動能力に関するもので、心肺能力などから個人別に上限がある。
従って、「時速4kmで歩く」のよりは「時速5.5kmで歩く」ほうが約1.4倍のパワーが必要で、心肺+筋肉のエンジンにかかる負荷はきつい。このエンジンの弱い人によっては「息切れがして時速5kmが上限だ」、ともなる。

<<Y氏>>
 ですが、何か計算式の様なものがあるのでしょうか?

<<テラ>>
 以上の独断を式にしてみれば;
歩きの運動量=定数×効率×体重×歩きの距離
      =定数×効率×体重×歩きの時速×時間
当方、専門家ではありませんので、自由にご批判をどうぞ。
(注追記:[効率]は[1/効率]の方がよかった)

<<K氏>>
 O氏は; ウォーキング換算距離=R+W+B/3+S*5
(R:ランニング、W:ウォーキング、B:自転車、S:スイム)と定義されています。
テラさんの理論から見てどうですか。(Bの場合、坂を上るときはWよりきついと思うけど)

<<Y氏>>
 なるほど「効率」の問題には気がつきませんでした。
人間が消費したエネルギーと移動に使われた物理的な仕事量は等しく無いのですネ。 ただ、上の式でに従うと、同一距離を異なる速度で歩いても、同じ「運動量」(仕事量)になってしまうので、「効率」に「歩きの速度」が関わらなければお かしいのでは?と思います。
「効率」は「歩きの速度」に反比例すると仮定すれば、
 
  歩きの運動量=定数×(1/効率)×体重×歩きの距離
        =定数×(1/(定数2/歩きの速度))×体重×歩きの距離
        =(定数/定数2)×体重×歩きの速度×歩きの距離
と表され「歩きの速度」と「歩きの距離」の積に比例することとなり、何となく体感に合っている様な気がしますが、如何でしょうか? 但し、歩速が揚がるほどエネルギー変換効率が落ちると言う仮説があっていればの話ですが.....。正確なところは、運動生理の話で、ガスの出入りとか体温上昇でも計って実験的に証明しないと無理なんでしょうネ。

<<K氏>>
どうやってるのかは知りませんが、スポーツジムの自転車こぎはえらく細かく消費エネルギーをカウントしています。多分、負荷・スピードなどを積算しているのかと思います。
こういうことを考えると眠れなくなる質なので、少し調べてみましたが、次のようなことしか分かりませんでした。多分周知のことでしょうから、もっと詳しい方からのコメントが欲しいと思います。
1、基礎代謝量(生きているだけで使うエネルギー)
  これは体表面積に比例する。
  体表面積は、体重の0.425乗×身長の0.725乗×72.46で計算できる。
  基礎代謝量は、体表面積1・あたり、1時間に男37Kcal、女34Kcal
  生後1年半くらいで最大になり以後減少するが、20才〜50才くらいではほぼ一定で個人差も少ない。
  ただし、この数字は食後12時間くらいの空腹時に、快適気温のもとで、静かに横たわっているときで、
  条件が変わると変わる。気温が高くても低くても大きくなる。発熱時も大きくなる。
2、仕事による代謝量の増加
  体重1kgあたり、1時間当たりで(単位はKcal)  
  横臥0.93; 椅子に腰掛けていて1.43; 散歩2.86; 自転車3.5; 水泳7.14; 
  ランニング7.14; 階段登り15.8;
  面白いことに、ジムで自転車こぎ(ダイエットコース)をすると、30分で110Kcalくらいですが、
  私の場合(体重64kg)上の数字にほぼ一致します
3、代謝量の測定
  実際に代謝量を測定するには、閉じた空間で仕事をして、発生する熱量を測定する直接法と、
  消費する酸素・発生する炭酸ガスから推算 する間接法とがあるということです。

<<テラ>>
 これはいいデータを提供いただきました。
この数値を、時速Km/Hrで割ると、1Kmを移動する時の代謝量(体重1kgあたり)になりますね。 

代謝量(Kcal/Hr/Kg)÷時速(Km/Hr)=1Km当り代謝量(Kcal/Km/Kg)--->÷[O氏換算値]=数値
散歩   :2.86 ÷ 4.5= 0.64          --->×1= 0.64
自転車 :3.5÷ 17.0= 0.21            --->×3=0.63
水泳   :7.14÷ 2.2 (2.7Min/100m)= 3.25  --->÷5=0.65
ランニング: 7.14÷ 11.0 (5.5Min/Km)= 0.65 --->×1=0.66
階段登り: 15.8÷ 2.0 =7.9            --->÷12=0.65

ほら、散歩もランニングも1Km当たりはほぼ同じになりました。O氏の換算式もよく合ってますね。
階段登りは12倍くらいの換算比になってるから、登山では行程の1/4が登りだとすると、3倍くらいの換算比が妥当ということになりますね。
興味深い資料を有り難うございました。


<<K氏>>
私の簡単なデータを鋭く分析されて感心しました。
しかしです、私のデータにミスがありまして、ランニングは8.14でありました。ちょっとテラ理論が狂ってしまってどーもすいませんです。
また、私のデータの「散歩」はぶらぶら歩きに近く、ウォーキングほどエネルギーを使わないと思います。
ちょっと強引な感じもしますが、まあ、自分の感覚にあった換算を各自がすればいいのかなって思ったりしてます。

<<テラ>>
そうであれば、ちょっと数字を変えて;
代謝量(Kcal/Hr/Kg)÷時速(Km/Hr)=1Km当り代謝量(Kcal/Km/Kg)--->÷[O氏換算値]=数値
散歩   :2.86÷ 4.0 (ブラブラ歩き)=0.71   --->×1= 0.71
自転車 :3.5÷ 15.0= 0.233           --->×3=0.70
水泳   :7.14÷ 2.0 (3.0Min/100m)= 3.57 --->÷5=0.71
ランニング:8.14÷ 11.5 (5.2Min/Km)= 0.71 --->×1=0.71
階段登り: 15.8÷ 1.8= 8.7            --->÷12=0.73
とすれば、結論は同じことです。

<<K氏>>
まいりました。まあ、結局はO氏のように、自分の感覚に合わせて自分の基準を作ればいいんでしょうね。と言ってしまうと、以下の発言は無意味になってしまいそうですが。
O氏も山道は割り増しが必要と言っていますが、坂があると少し条件が変わるかもしれません。
自転車で考えてみると、下り坂は殆どエネルギーを使わないで、短時間で下りてしまいます。しかし、同じ道を登るときは、歩くよりはうんときつい運動になって、しかも時間がかかります。これは単純に登りと下りを平均すれば、、、とはいきません。

水泳の場合、2Km/hの場合と、2.5Km/hの場合では、運動負荷は私の感覚では2倍以上になります。もっとも消費エネルギー(代謝量)は2倍にもなっていないかもしれません。それでも、泳いだ距離だけで代謝量が決まるとは考えにくいです。

<<Y氏>>
 テラ さん、明解な説明有り難うございます。 
 前回のアップの後、時間と距離の軸がゴッチャになっていることに気がつきました。 お恥ずかしい限りです。 K氏の資料の通り、単位時間当たりの「代謝量」は、歩速に比例するのは間違い無く、ここまでは良かったのですが....。 ちょっと式変形と先入観におぼれました。 「効率」の問題については、歩速があがれば、足の空回り(?)や発熱等のロス分が加わってくるので、やや代謝量が上昇する可能性はあるかもしれませんネ。 これにとらわれすぎました。