A FÍSICA DO CORPO HUMANO: TROCAS DE ENERGIA

Caroline Machado

A FÍSICA DO CORPO HUMANO: TROCAS DE ENERGIA

Disciplina: EFC 5806 Pilates de Solo

Professora: Iracema Soares de Sousa

Florianópolis

2016

Introdução

O conceito de energia é fundamental para compreender o funcionamento do corpo humano, pois segundo Okuno, Caldas e Chow (1982), todas as atividades desenvolvidas pelo ser humano envolvem trocas de energia. De acordo com seus estudos,

Mesmo em repouso, o corpo humano continua gastando energia, com uma potência da ordem de 10² W, na manutenção do funcionamento de seus órgãos, tecidos e células. Cerca de 25% dessa energia é usada pelo esqueleto e pelo coração, 19% pelo cérebro, 10% pelos rins e 27% pelo fígado e pelo baço. (OKUNO; CALDAS; CHOW, 1982, p.115) 

Neste trabalho, busca-se apresentar princípios abordados em Física para a discussão das trocas de energia do copo humano.

Energia e o Corpo Humano

De acordo com o trabalho de Bucussi (2006), o conceito de energia surgiu a partir de dois campos de pesquisa do século XIX: o estudo do “movimento” e o estudo do “calor”. Os quais utilizaram termos como “vis viva” (ou “força viva”) e “calórico” para explicar muitos dos fenômenos. Foram nessas pesquisas que surgiram as primeiras ideias de conservação e então, o conceito se manteve presente como base teórica da ciência, mesmo após grandes reestruturações.

Existe um fato, ou se você preferir, uma lei que governa todos os fenômenos naturais que são conhecidos até hoje. Não se conhece nenhuma exceção a essa lei – ela é exata até onde sabemos. A lei é chamada de conservação da energia. Nela enuncia-se que existe uma certa quantidade, que chamamos de energia, que não muda nas múltiplas modificações pelas quais a natureza passa. Essa é uma ideia muito abstrata, por que é um princípio matemático; ela diz que existe uma quantidade numérica que não muda quando algo acontece. Não é a descrição de um mecanismo ou algo concreto; é apenas um estranho fato de que podemos calcular algum número e, quando terminamos de observar a natureza fazer seus truques e calculamos o número novamente, ele é o mesmo. (FEYNMAN; LEIGHTON; SANDS, 2008, p. 4-1)

        Como podemos observar na citação de Feynman, a energia não possui uma definição exata, não sabemos exatamente o que ela é, sabemos apenas que ela é algo que se conserva, se transforma e, além disso, ela indica a possibilidade de realização de trabalho. Em suas transformações, a energia pode se manifestar de diversas formas, de acordo com seus efeitos, essas formas receberam denominações: Energia Mecânica, Energia Elétrica, Energia Química, Energia Térmica, Energia Nuclear, etc.

         A maior parte das formas de energia encontradas na Terra é originada nas explosões nucleares que ocorrem no interior do Sol. A Energia Solar é transformada em Energia Química pelas plantas, através da fotossíntese, assim toda a cadeia alimentar está baseada neste processo (transformação da energia).

        Ao se alimentar, o ser humano obtém a Energia Química armazenada nos alimentos. Após muitas reações entre as moléculas e o oxigênio, “há liberação da energia necessária à produção de moléculas de ATP, a fonte de energia utilizável pelo corpo humano” (OKUNO; CALDAS; CHOW, 1982, p.115). O corpo utiliza esta energia para manter o funcionamento dos órgãos, para manter a sua temperatura constante e para realizar trabalho externo (por exemplo, caminhar). Ainda de acordo com Okuno, Caldas e Chow (1982), somente 5% da energia armazenada na alimentação é eliminada na forma de fezes e urina, ficando qualquer excesso armazenado na forma de gordura.

        Sendo ΔE a variação da energia interna armazenada pelo corpo, ΔQ a quantidade de calor trocada com o ambiente e ΔW o trabalho externo realizado pelo corpo, pode-se escrever a forma da conservação da energia como:

ΔE = -ΔQ - |ΔW |

        Sendo assim, a perda de calor ou a realização de trabalho externo, resulta na diminuição da energia interna do corpo humano. Essas grandezas são definidas em um intervalo de tempo durante o qual a alimentação ou a excreção não ocorrem. Dividindo ambos os lados da equação por Δt:

ΔE/Δt = (-ΔQ/ Δt) - (|ΔW/ Δt|)

        Chama-se o segundo membro do lado direito da equação de potência média com que o corpo realiza trabalho, ou seja,

P = ΔW/ Δt

        Segundo Okuno, Caldas e Chow (1982), mesmo quando não houver trabalho externo há diminuição da energia interna armazenada, devido à perda de calor para o ambiente. Por exemplo,

Este é o caso de uma pessoa, parada, que gasta energia para segurar um caixote sem realizar trabalho externo. Essa energia, gasta na manutenção da força aplicada ao caixote, aquece os músculos e acaba sendo transferida ao meio externo na forma de calor. Mesmo que a pessoa não estivesse segurando o caixote, haveria ainda uma diminuição, embora menor, de sua energia armazenada.  (OKUNO; CALDAS; CHOW, 1982, p.116).

Energia metabolizada

        O máximo de energia que pode ser obtida através da alimentação corresponde ao valor calórico, ou seja, a energia liberada por grama de substância. Na tabela a seguir, pode-se observar o valor calórico de algumas substâncias.

Substância	Valor calórico (kcal/g)
Glicose	3,8
Carboidratos	4,1
Proteínas	4,1
Gorduras	9,3

        Entretanto, boa parte desta energia é perdida devido à combustões inacabadas e eliminada através das excreções. A energia restante no corpo é chamada de energia metabolizada.