11. Wartość energetyczna posiłku - gra; jak obliczyć wartość energetyczną posiłku - ćwiczenia interaktywne
W zdrowym ciele zdrowy duch – słyszymy to bardzo często. Z różnych stron docierają do nas informacje:
co jeść,
jak jeść,
jak ćwiczyć.

Na stronie Narodowego Centrum Edukacji Żywieniowej znajdziesz „talerz zdrowego żywienia”, który przedstawia w skrócie prawidłowy sposób wybierania pokarmów dla naszego zdrowia. A co to wszystko ma wspólnego z fizyką? Przekonasz się z tego materiału.
uporządkujesz wiadomości o pracy i energii;
wskażesz jednostki energii pożywienia;
przeliczysz jednostki energii uzyskiwanej z pożywienia.
Przeczytaj
Hipokrates pisał: Niech pożywienie będzie lekarstwem, a lekarstwo pożywieniem. W myśl tego założenia powinniśmy spożywać takie pokarmy, które dostarczają nam odpowiednią ilość wartości odżywczych (m.in. witamin i minerałów) oraz energii. Czy jednak zawsze tak robimy? Czy zastanawiałeś się kiedyś, czy to co jesz jest wystarczające dla Twojego organizmu? Czy na pewno kolejny batonik dostarcza Ci te składniki, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania? Czy może są to tylko tzw. puste kalorie?
Częścią dotyczącą mikro i makro składników zajmiesz sią na lekcjach biologii. Tutaj chcemy, abyś poznał wartości energetyczne swojego pożywienia i mógł samodzielnie stwierdzić, czy rzeczywiście dostarczasz do swojego organizmu tyle energii, ile jest Ci potrzebnej. Dowiesz się, jak prawidłowo obliczyć ile energii z pożywienia potrzebujesz, aby móc wykonać określoną pracę.
Zacznijmy od prostego przykładu, który ilustruje potoczne znaczenie pracy i energii.
Codziennie rano zjadasz śniadanie (według części specjalistów jest ono najważniejszym posiłkiem dnia) aby dostarczyć energii. Wiesz przecież dobrze, że czeka Cię kilka godzin ciężkiej pracy, chociażby w szkole.
Jest szary, listopadowy dzień; za oknem słota, a Tobie nic się nie chce. Mówisz wówczas, że nie masz energii do działania.
Na pewno spotkałeś się jeszcze z wieloma innymi stwierdzeniami, chociażby takimi jak:
przesyłam Ci dobrą energię,
muzyka jest energetyzująca,
zjadłem wysokoenergetyczny posiłek.
Wszystkie te przykłady pokazują, że ze słowami energia i praca spotykasz się na co dzień, i na pewno masz już o niej jakieś pojęcie. Teraz przypomnijmy sobie krótko, czym one są w sensie fizycznym i jak się je oblicza.
Praca
Praca w sensie fizycznym, to iloczyn siły i przesunięcia:
gdzie:
– praca (ang. work),
– siła (ang. force),
– przesunięcie.
Powyższy wzór jest uproszczony, zakładający, że kąt między kierunkiem (zwrotem) siły i przesunięcia wynosi lub stopni.
Jednostką pracy jest dżul .
Jak obliczyć pracę?
Jeśli pod działaniem siły , pokonującej siłę tarcia, przesuniesz ciało o , wówczas praca, którą wykonasz, będzie miała wartość .
Dane:
Szukane:
Wzór:
Rozwiązanie:
Energia

Schemat „Co wiesz o energii?” to doskonały sposób na repetycję informacji dotyczących tego zagadnienia.
Grafiki w kształcie koła stanowią treść poleceń, których wykonanie pozwoli na usystematyzowanie wiedzy związanej z energią.
Prostokątne grafiki zawierają zakres tematyczny, co do którego należy zastosować wyżej wspomniane polecenia.
Z lewej strony instrukcje mają charakter bardziej ogólny, ale też znajdują się w nich dodatkowe podpowiedzi.
Z prawej natomiast kwestia energii została potraktowana nieco bardziej szczegółowo: należy opisać jej rodzaje i wskazać odpowiednie dla nich wzory.
Postępowanie ze schematem zakłada pewną dowolność.
Uczeń może na początku zrealizować zagadnienia znajdujące się z lewej strony, a później skupić uwagę na tych bardziej konkretnych.
Uczeń może też postępować w odwrotny sposób.
Po wykonaniu wszystkich poleceń schemat posłuży do wyrywkowego sprawdzenia wiedzy.
Zastanówmy się teraz jak energia, którą poznałeś na lekcjach fizyki, ma się do tej energii, którą czerpiesz z pożywienia.
Zgodnie z zasadą zachowania energiizasadą zachowania energii, w izolowanym układzie ilość energii nie ulega zmianie. Energia może zmieniać formy, ale jej wartość pozostanie taka sama. Poprzez trawienie pokarmów, w wyniku reakcji chemicznych, uwalniana jest energia. Ten rodzaj energii nazywany jest energią chemicznąenergią chemiczną i, tak jak inne, podajemy ją w dżulach. Zauważ jednak, że na co dzień producenci żywności umieszczają na opakowaniu zupełnie inną jednostkę. Są to tzw. kilokalorie () lub kilodżule ():
Obowiązkiem producentów żywności jest umieszczenie na etykiecie wartości energetycznej produktu w jak i , w przeliczeniu na lub na produktu.
Zamień jednostki z na , a następnie na .
.
Zastosujemy tu metodę bardzo często wykorzystywaną na lekcjach fizyki. Szukaną wielkość obliczymy proporcją:

Pozostaje nam teraz zamienić uzyskany wynik na dżule:
, a więc .
Zamień jednostki z na , a następnie na .
Wiedząc, że , możemy zapisać:
.
Korzystamy kolejny raz z proporcji:

A więc:
Średnie dzienne zapotrzebowanie energetyczne zależy przede wszystkim od płci, wieku, czy wysokości ciała. Niemałe znaczenie ma również tryb życia i aktywność fizyczna. Dla osób o umiarkowanej aktywności fizycznej wynosi ono:
dla kobiety,
dla mężczyzny.
Tabele poniżej przedstawiają dane z Instytutu Żywności i Żywienia –.
Zobacz jak przedstawia się to zapotrzebowanie w tabelach zapotrzebowania na energię (kalorie) dla dzieci i młodzieży w wieku – lat, w zależności od płci, wieku i stopnia aktywności fizycznej (Jarosz i wsp. ):
Wiek | Masa ciała* | Aktywność fizyczna mała | Aktywność fizyczna umiarkowana | Aktywność fizyczna duża |
|---|---|---|---|---|
– | ||||
– | ||||
– |
Wiek | Masa ciała* | Aktywność fizyczna mała | Aktywność fizyczna umiarkowana | Aktywność fizyczna duża |
|---|---|---|---|---|
– | ||||
– | ||||
– |
*Przyjęto przeciętną (medianę) masę ciała dla dzieci w tym wieku.
W poniższej tabeli znajdziesz informacje, jak dużo energii zużywa, przeciętny człowiek, na wykonanie określonej pracy.
Rodzaj aktywności | Wydatek energetyczny | ||
|---|---|---|---|
na masy ciała | Osoba o masie ciała | Osoba o masie ciała | |
leżenie | |||
siedzenie | |||
stanie | |||
marsz wolny, | |||
marsz szybki, | |||
bieg | |||
wchodzenie na schody | |||
prace domowe | |||
odśnieżanie | |||
Zajęcia sportowe: | |||
taniec, pływanie | – | – | – |
rower, tenis, narty | – | – | – |
Jeżeli wiesz, jaka jest Twoja aktywność fizyczna w ciągu dnia, jaki jest Twój wiek i masa ciała, możesz z dość dobrym przybliżeniem określić, jakie masz zapotrzebowanie energetyczne.
Dostarczając energię z pożywienia jesteś w stanie wykonać pracę. Jeśli będziesz jej dostarczać swojemu organizmowi tyle ile potrzebujesz, masa Twojego ciała będzie pozostawała na stałym poziomie. Jeśli Twoje jedzenie będzie miało mniej kalorii, niż wynosi Twoje zapotrzebowanie, wówczas masa ciała będzie zmniejszała swoją wartość. Analogicznie do tej sytuacji, w momencie podaży zbyt dużej ilości wysokoenergetycznego jedzenia Twoja masa będzie rosła.
Gdy to już wiesz, utrzymanie prawidłowej masy ciała (u osób zdrowych) nie powinno stanowić problemu. Wszystko jest czystą matematyką. Musisz tylko dodawać do siebie wartości energetyczne poszczególnych składników, tak aby zmieścić się w energetycznym zapotrzebowaniu Twojego organizmu.
Przyjrzyjmy się teraz danym, które zawierają informacje o wartościach energetycznych niektórych produktów w .
Produkt | Wartość energetyczna w |
|---|---|
ogórek | |
pomidor | |
banan | |
truskawki | |
chleb | |
żółty ser | |
drób bez skóry i kości |
To tylko niektóre, wybrane liczby. Oczywiście każdy produkt do spożycia posiada swoją wartość energetyczną, która powinna być umieszczona na opakowaniu. Jak widzisz, najmniej energii dostarczają nam warzywa i owoce. Przy niskiej kaloryczności posiadają bardzo dużo witamin i minerałów. Dlatego tych w Twojej diecie powinno znaleźć się najwięcej.
Zastanówmy się teraz, jaką pracę możemy wykonać po dostarczeniu sobie energii z pożywienia.
Ważący kilogramów Adam zjadł na śniadanie płatki owsiane z mlekiem i truskawkami dostarczając sobie energii. Zakładając, że w całości wykorzysta ją na wykonanie pracy, oblicz jak wysoko może wnieść -kilogramowy worek cementu.
Dane:
– przyspieszenie ziemskie
Szukane:
Rozwiązanie:
Podnosząc ciało na określoną wysokość (wykonując nad nim pracę) zwiększamy jego energię potencjalną grawitacji. Ze znanego Ci wzoru:
,
możemy wyznaczyć wysokość , na którą Adam podniesie worek:
.
Aby podstawić dane do wzoru, musimy zamienić jednostkę energii na :
,
.
Jeżeli wszystkie jednostki się zgadzają, możemy przystąpić do podstawiania:
.
Odpowiedź:
Adam, po dostarczeniu sobie energii, jest w stanie wnieść worek na wysokość .
Ewa jest młodym sportowcem o masie . Na śniadanie, podobnie jak Adam, zjada płatki owsiane. Dodaje do nich jogurt naturalny, truskawki i orzechy włoskie. Całość posiłku dostarcza energii. Jaką teoretycznie prędkość osiągnęłaby, zużywając energię tylko na bieg?
Dane:
Szukane:
Rozwiązanie:
Jeżeli ciało jest w ruchu, mówimy, że posiada energię kinetyczną, wyrażaną wzorem:
.
Przekształcając wzór, otrzymujemy:
,
a po podstawieniu do wzoru:
.
Odpowiedź:
Wykorzystując energii, Ewa mogłaby rozpędzić się do . Najprawdopodobniej nie jest jej potrzebny samochód, jeśli sama osiągałaby prędkość bliską prędkości dźwięku!
Wartość energetyczna posiłku
Rozwiąż zagadki oraz zadania. Na końcu niespodzianka za przejście gry.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/P8d1HMdhM
Gra „Wartość energetyczna posiłku”, zasymulowana poprzez poniższe opisy i polecenia.
Na co dzień energię dostarczamy sobie poprzez jedzenie. W sklepie spożywczym spędzamy zwykle dużo czasu, aby wybrać to, co będzie zarówno zdrowe, jak i zbilansowane. Zastanów się, które produkty z poniższej tabeli wybrać, aby dostarczyły w sumie około dwa tysiące kilokalorii.
Owoce i warzywa to produkty, które posiadają najmniej kalorii w stu gramach. Dlatego tym razem masz zastanowić się, które produkty z poniższej tabeli w sumie dadzą Ci około czterysta kilokalorii.
Cukier znajdujący się w produktach dostępnych w cukierni jest źródłem tzw. pustych kalorii. Znów zastanów się nad produktami z tabeli, które w sumie dadzą około czterysta kilokalorii.
Fast food – z takich barów nie powinniśmy korzystać. Dostępne tam produkty nie dość, że są wysokoenergetyczne, to również pełne są składników szkodliwych dla naszego zdrowia. Jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś, koniecznie obejrzyj kampanię reklamową „Nie serwuj sobie choroby” Ministerstwa Zdrowia (https://www.youtube.com/watch?v=TB2SVoBsGsk). Spośród produktów wybierz te, które razem dadzą tysiąc kilokalorii.
Jaś waży . Po zjedzeniu frytek i hamburgera o masie dostarczył sobie energii. Czy wracając do domu szybkim marszem przez trzydzieści minut jest w stanie spalić dostarczone kalorie? Przyjmij, że na każdy kilogram masy ciała w czasie marszu zużywamy . Wybierz poprawną odpowiedź w pierwszej części zdania, oraz uzupełnij lukę w drugiej części zdania.
Oblicz swoje BMI. Notatki możesz zapisać w polu poniżej.
Zadania
Zaznacz prawidłową odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Jaś zjadł tabliczkę czekolady, dostarczając sobie energii. Ponieważ znajdował się właśnie u podnóża niewiarygodnie wysokiej drabiny, postanowił że chce wykorzystać całą tę energię na wykonanie pracy podczas wspinaczki po szczeblach. Oblicz, jak wysoko może wnieść -kilogramowy plecak i -kilogramowego siebie. Rozwiązanie i odpowiedź zapisz w polu poniżej. Wynik zaokrąglij do dwóch cyfr znaczących.
Do jakiej prędkości można by rozpędzić ciało o masie , jeśli posiadałoby energię z frytek? ( frytek to ok. ). Zakładamy, że cała energia zostaje przekazana na natychmiastowe rozpędzanie ciała. Rozwiązanie i odpowiedź zapisz w polu poniżej. Wynik zaokrąglij do trzech cyfr znaczących.
Słownik
prawo fizyki, zgodnie z którym w układzie izolowanym suma energii jest stała – energia nie może być zniszczona, utworzona, ale może zmieniać formę z jednego rodzaju energii w inny.
minimalna energia, jaka potrzebna jest do rozerwania wiązania chemicznego.