【專題報導】辣個十里山路不換肩的男人

【專題報導】辣個十里山路不換肩的男人

第三屆數感盃青少年數學寫作競賽

高中職組專題報導類

佳作《辣個十里山路不換肩的男人》顏于翔、郭少禾、陳彥均/大安高工

 



辣個十里山路不換肩的男人

《習近平回憶插隊歲月 :扛200斤麥子,十里山路不換肩》當中紀錄了習近平的一段自述:『我幾乎那一年365天沒有歇着,除了生病。下雨刮風我在窯洞里,跟他們鍘草,晚上跟着看牲口,然後跟他們去放羊,什麼活都干,因為我那個時候扛200斤麥子,十里山路不換肩。』

習近平此說法被各大媒體挖掘出來後,網友認為那是習近平誇大其詞的吹牛,而成了大家冷嘲熱諷的話題。我們同樣也感到好奇,所以我們收集了數據,要用數學和科學來探討究竟有沒有可能“扛200斤麥子走十里山路不換肩”。

我們將此專題分成以下步驟:

(一)收集習近平的年齡、身高、體重,並找出黃土高原的山路剖面圖

(二)記錄下習近平爬山時的高度、距離

(三)利用物理學求出他作的功、位能、消耗的能量、卡路里

(四)用生物學的角度探討

(五)探討可能性

(1)

經過我們的查詢, 1969年 1月,因文化大革命對家庭帶來的衝擊而被迫中止學業,作為知青*前往陝西省延安市川縣梁家河村參加勞動與工作。(註:知識青年,簡稱知青,是中華人民共和國對知識分子的歷史名詞)

而習近平現年 66歲,經由下列算式:

2020 - 1969 = 51

66 - 51 = 15

計算出習近平當時應該是十五歲。

我們運用了Google Map查出了梁家河村的位置

經查詢,梁家河在黃土高原附近,所以證實了習近平搬麥子走山路言不虛,

於是我們便開始證明這件事的合理性。

所以用Google Earth查出了數據

以下是我們的推測路線:

十里轉換成國際單位制為五公里,兩百斤經換算120公斤

地形剖面圖:

(2)

我們將地形剖面圖格式化後可得到這些資訊:

(三)

我們推估他當時為 70 公斤

由位能公式我們可以得知他所消耗的量

(因往下走所消耗的能量等同於平路,以不列入計算)

我們得出此公式:

(體重 +麥子重量 )* 重力加速度 *( 上升走的距離 )

(120+70)*9.8* (110+135+47+19+18+12+52+14)=757834 焦耳

由作功公式我們可以得知他所消耗的能量

作功公式為:

(體重 +麥子重量 )* 重力加速度 *( 全程的距離 )

(120+70)*9.8*(5*1000)=9310000焦耳

所以他消耗的能量為上升的能量 (位能 )+ 往前走的能量 (作功 )

也就是 :

757834+9310000=10067834焦耳

一大卡=4186焦耳

10067834/4186≌2405大卡

所以消耗的熱量為 2405 大卡

所以消耗的熱量相當於 :

(總熱量 )/(一份食物的熱量) =(需要幾份食物 )

2405 /530 ≌ 4.5 個大麥克漢堡

2405 /470 ≌ 5 份大薯

(4)

真是太不可思議了,竟然只要五份大薯的能量就可以扛 120 公斤的麥子走五公里,我們對這個結果感到懷疑,因此我們去尋找了更多的資料,最後好不容易找到了這個網站。

並以人:70 公斤爬山的時間:60分鐘的前提,繪製出以下表格

平均每公斤的消耗 (扣掉體重 ) = 消耗的卡路里 / (70+ 背負的重量 )

為了要求出背負 120 公斤所消耗的卡路里,我們將平均每公斤的消耗標點

畫出以下表格

如上圖所示,我們的標點並非以線性成長,於是我們用近似線求出方程式

y = 平均每公斤的消耗 (扣掉體重 )

x = 背負的重量

y = 0.0002x3- 0.0108x2 + 0.2822x +4.1224 

並用以上方程式回推出背負120公斤時,平均每公斤的消耗為:

0.0002* 1203 - 0.0108* 1202 + 0.2822*  120 + 4.1224= 228.0664

然後再將

228.0664* (120+ 70) = 43332 .6

算出其消耗的卡路里為43332.6大卡

相當於 43332/344 = 125 個麥香魚堡

跟我們原本算出的 2405 大卡天差地遠,但到底為什麼會這樣呢?

於是我們又去查詢了更多的資料,找到了兩個原因:

1:人的功率轉換並不是100%

人的功率轉換如下圖

以外國實驗為參考, 正常人的轉換功率約為 25%,而稍微有訓練過的人可以到達30%

2:物理學的做功只有考慮到平行的做功,並沒有考慮到扛東西走的做功

(5)

雖然算出了他會消耗的熱量,但我們還有許多覺得不合理的地方,所以我們查詢了一些國內外網站的資料,得知一般有訓練過的人(70公斤)在健行時背負在健行時背負的重量約為其體重的30%
70*0.3 = 21公斤

而我們的主角背負公斤數為 120 公斤,比一般登山客多了快五倍,有研究指出,當重量超過30%時,便會影響移動速度,尤其是在不對稱的情況下,更會大幅增加跌倒的機率。

另外,我們也找到了1969年世界舉重錦標賽的紀錄:

我們可以發現,習近平的舉重重量竟然跟當時冠軍只差了十公斤。有朝一日,一定可以代表中國參加奧運,不僅是這樣而已,舉重比賽時,上面的人才舉那幾分鐘而已,習主席他可是走了十里的山路,其堅強的毅力與壯碩的體魄無不應人深深的折服。


資料來源:
1. https://www.youtube.com/watch?v=YV3Y_swzYZ8----習近平專訪
2.Google Earth ----山路線圖 、地形剖面山路線圖 、地形剖面
3.位能公式示意圖
4.作功公式示意圖
5.https://jeb.biologists.org/content/210/18/3255----人的轉換功率
6. http://kenkon.com.tw/----進階卡路里計算
7. http://www.dpjh.ylc.edu.tw/97/217health/4-4-01calorie.htm---飲食熱量表 飲食熱量表
8. https://kknews.cc/zh-tw/news/68x2qmv.html---戶外背包多少重量合適?
9. https://labor-elearning.mol.gov.tw/co_report_detail.php?rid=129--- 非對稱負重與地面條件對平衡的影響
10.舉重世界紀錄列表
11.1969年世界舉重錦標賽

 

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