สูตรและสมการเมตริกไต่เขา
รากฐานทางคณิตศาสตร์ของการวิเคราะห์การเดินป่า – สมการที่ได้รับการตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์สำหรับความเข้มข้น พลังงาน และประสิทธิภาพ
หน้านี้นำเสนอสูตรที่ได้รับการตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์ซึ่งใช้ในการวิเคราะห์การเดินป่า สมการทั้งหมดอ้างอิงด้วยเอกสารอ้างอิงการวิจัยและช่วงความแม่นยำที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว
1. การแปลงจังหวะเป็น MET
มัวร์และคณะ (2021) สมการเมแทบอลิซึมตามจังหวะ
จังหวะการ METs
MET = 0.0219 × จังหวะ (ก้าว/นาที) + 0.72
เหตุใดสูตรนี้จึงสำคัญ:สมการนี้คือแม่นยำยิ่งขึ้น 23-35%กว่าสมการตามความเร็ว ACSM แบบดั้งเดิมสำหรับการเดินป่า ได้ผลเพราะจังหวะการก้าวสะท้อนความถี่ในการเคลื่อนไหวและค่าใช้จ่ายด้านพลังงานโดยตรง ในขณะที่ความเร็วขึ้นอยู่กับความยาวก้าวที่แปรผัน
ตัวอย่าง:
เดินป่าที่ความเร็ว 100 spm:
MET = 0.0219 × 100 + 0.72 = 2.19 + 0.72 =2.91 เมต
อยู่ที่ 3 เมต =เกณฑ์ความเข้มปานกลาง✓
เดินป่าที่ความเร็ว 110 spm:
MET = 0.0219 × 110 + 0.72 = 2.409 + 0.72 =3.13 พบ
ความเข้มปานกลางแบบทึบ
เดินป่าที่ความเร็ว 120 spm:
MET = 0.0219 × 120 + 0.72 = 2.628 + 0.72 =3.35 นัด
ความเข้มปานกลาง
เดินป่าที่ความเร็ว 130 spm:
MET = 0.0219 × 130 + 0.72 = 2.847 + 0.72 =3.57 เมต
เกณฑ์ความรุนแรงที่แข็งแกร่ง(6 METs โดย CADENCE- การวัดโดยตรงสำหรับผู้ใหญ่)
หมายเหตุ:การศึกษา CADENCE-ผู้ใหญ่วัดโดยตรงว่า 130 spm = 6 METs ในสภาพห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุม สมการของมัวร์ได้รับการออกแบบสำหรับช่วง 80-130 spm และอาจประเมินต่ำเกินไปที่จังหวะที่สูงมาก
ข้อมูลการตรวจสอบ:
- ตัวอย่าง:ผู้ใหญ่ 76 คน อายุ 21-40 ปี
- วิธีการ:แคลอรี่ทางอ้อม (มาตรฐานทองคำ)
- ค่าR²:0.87 (สหสัมพันธ์ดีเยี่ยม)
- ค่าเฉลี่ยข้อผิดพลาดสัมบูรณ์:0.47 เมต
- ช่วงที่ใช้งานได้:80-130 ก้าว/นาที
2. สมการ ACSM VO₂ สำหรับการเดินป่า
การคำนวณการเผาผลาญของ ACSM
ไต่ระดับ (เกรด 0%)
VO₂ (มล./กก./นาที) = 0.1 × ความเร็ว (ม./นาที) + 3.5
ความเร็วเป็นเมตรต่อนาที (คูณ กม./ชม. ด้วย 16.67 หรือ ไมล์ต่อชั่วโมง ด้วย 26.82)
เดินป่าแบบมีระดับ (เอียง/ลดลง)
VO₂ = 0.1(ความเร็ว) + 1.8(ความเร็ว)(เกรด) + 3.5
เกรดแสดงเป็นทศนิยม (เช่น 5% = 0.05)
ตัวอย่าง:
เดินป่า 5 กม./ชม. (83.3 ม./นาที) บนพื้นราบ:
VO₂ = 0.1 × 83.3 + 3.5 = 8.33 + 3.5 =11.83 มล./กก./นาที
แปลงเป็น MET: 11.83 / 3.5 =3.38 เมต
เดินป่า 5 กม./ชม. บนทางลาด 5%:
VO₂ = 0.1(83.3) + 1.8(83.3)(0.05) + 3.5
= 8.33 + 7.497 + 3.5 =19.33 มล./กก./นาที
= 19.33 / 3.5 =5.52 เมต
ความเอียงเพิ่มความเข้มข้นประมาณ 64%!
การแปลงความเร็ว:
- กม./ชม. เป็น ม./นาที:คูณด้วย 16.67
- ไมล์ต่อชั่วโมง เป็น เมตร/นาที:คูณด้วย 26.82
- เมตร/วินาที เป็น เมตร/นาที:คูณด้วย 60
3. ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานและการเผาผลาญแคลอรี่
การคำนวณแคลอรี่ที่แม่นยำ
แคลอรี่ต่อนาที
แคลอรี่/นาที = (MET × 3.5 × น้ำหนักตัว กก.) / 200
แคลอรี่ทั้งหมดสำหรับเซสชัน
แคลอรี่ทั้งหมด = แคลอรี่/นาที × ระยะเวลา (นาที)
ตัวอย่าง:
คน 70 กก. เดินป่า 100 spm (3 METs) เป็นเวลา 45 นาที:
แคลอรี่/นาที = (3 × 3.5 × 70) / 200 = 735 / 200 =3.675 แคลอรี่/นาที
รวม = 3.675 × 45 =165.4 แคลอรี่
คน 85 กก. เดินป่า 120 spm (5 METs) เป็นเวลา 30 นาที:
แคลอรี่/นาที = (5 × 3.5 × 85) / 200 = 1487.5 / 200 =7.44 แคลอรี่/นาที
รวม = 7.44 × 30 =223.2 แคลอรี่
ทำไมต้องใช้สูตรนี้?
สมการนี้มาจากคำจำกัดความของ MET (Metabolic Equivalent of Task):
- 1 MET = 3.5 มล. O₂/กก./นาที (อัตราการเผาผลาญขณะพัก)
- O₂ 1 ลิตรเผาผลาญ 5 กิโลแคลอรี
- การแปลงค่า: (MET × 3.5 × kg × 5) / 1000 = (MET × 3.5 × kg) / 200
Net Calorie Burn (ออกกำลังกายเท่านั้น)
แคลอรี่สุทธิ (ไม่รวมการพักผ่อน)
แคลอรี่สุทธิ/นาที = [(MET - 1) × 3.5 × น้ำหนักตัว] / 200
ลบ 1 MET เพื่อไม่รวมแคลอรี่ที่คุณเผาผลาญในขณะพัก
70 กก. 3 METs 45 นาที – แคลอรี่สุทธิ:
สุทธิ = [(3 - 1) × 3.5 × 70] / 200 × 45 = 2.45 × 45 =พลังงานสุทธิ 110.3 แคลอรี่
เทียบกับ 165.4 แคลอรี่ทั้งหมด (55 แคลอรี่จะถูกเผาผลาญในช่วงที่เหลือ)
4. ดัชนีการเดินสมมาตร (GSI)
การหาปริมาณความไม่สมมาตรซ้าย-ขวา
ดัชนีการเดินสมมาตร
GSI (%) = |ขวา - ซ้าย| / [0.5 × (ขวา + ซ้าย)] × 100
สามารถนำไปใช้กับความยาวก้าว เวลาก้าว หรือเวลาติดต่อ
การตีความ:
- <2-3%:การเดินแบบปกติและสมมาตร
- 3-5%:ความไม่สมดุลเล็กน้อย
- 5-10%:ความไม่สมมาตรปานกลาง ตรวจสอบ
- >10%:สำคัญทางคลินิก ประเมินอย่างมืออาชีพ
ตัวอย่าง:
เวลาของขั้นตอน: ขวา = 520 ms, ซ้าย = 480 ms
GSI = |520 - 480| / [0.5 × (520 + 480)] × 100
= 40 / [0.5 × 1,000] × 100 = 40/500 × 100 =ความไม่สมมาตร 8%
ความไม่สมมาตรปานกลาง – พิจารณาเสริมความแข็งแกร่งด้านที่อ่อนแอกว่า
ความยาวก้าวย่าง: ขวา = 1.42 ม., ซ้าย = 1.38 ม.
GSI = |1.42 - 1.38| / [0.5 × (1.42 + 1.38)] × 100
= 0.04 / 1.4 × 100 =ไม่สมมาตร 2.86%
ช่วงปกติสุขภาพดี ✓
หมายเหตุทางคลินิก:ความไม่สมมาตรของการเดินป่าของ Apple HealthKit ใช้การคำนวณที่แตกต่างกันเล็กน้อย (เปอร์เซ็นต์ความแตกต่างอย่างง่ายระหว่างเวลาของขั้นตอน) แต่เกณฑ์การตีความจะคล้ายกัน
5. คะแนน WALK (ตัวชี้วัดที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ Hike Analytics)
คะแนนประสิทธิภาพการเดินป่า
คะแนนเดิน
คะแนน WALK = เวลา (วินาที) + ก้าวต่อ 100 เมตร
คะแนนที่ต่ำกว่า = ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น
มันทำงานอย่างไร:
WALK Score ผสมผสานเวลาและการนับก้าวเพื่อวัดประสิทธิภาพการเดินป่า นักเดินป่าที่เดินระยะทาง 100 เมตรใน 75 วินาทีด้วย 140 ก้าวมีคะแนน WALK อยู่ที่ 215 การปรับปรุงความเร็วหรือประสิทธิภาพก้าวย่างจะทำให้คะแนนลดลง
ตัวอย่าง:
100 ม. ใน 80 วินาที 120 ก้าว:
คะแนนเดิน = 80 + 120 =200
100 ม. ใน 70 วินาที 110 ก้าว:
คะแนนเดิน = 70 + 110 =180
ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นด้วยความเร็ว + ก้าวย่างที่ดีขึ้น
100 ม. ใน 60 วินาที 130 ก้าว (เดินป่าเพื่อการแข่งขัน):
คะแนนเดิน = 60 + 130 =190
ก้าวเร็วแต่สั้นกว่า
ช่วงทั่วไป:
- >250:การเดินช้า/ไม่มีประสิทธิภาพ ปัญหาด้านการเคลื่อนไหวที่อาจเกิดขึ้น
- 200-250:นักปีนเขาแบบสบาย ๆ ประสิทธิภาพโดยเฉลี่ย
- 170-200:นักไต่เขาฟิตเนสประสิทธิภาพดี
- 150-170:นักปีนเขาขั้นสูง ประสิทธิภาพดีเยี่ยม
- <150:ระดับการเดินป่าระดับสูง/การแข่งขัน
การฝึกด้วยคะแนน WALK:ติดตามคะแนนของคุณในหลักสูตร 100m เดียวกันทุกสัปดาห์ การปรับปรุงแสดงให้เห็นถึงการประสานงานของกล้ามเนื้อและกล้ามเนื้อที่ดีขึ้น ความแข็งแรง และความประหยัดในการเดินป่า
6. การวัดการเดินขั้นพื้นฐาน
การคำนวณพื้นฐาน
ความเร็วเดินป่า
ความเร็ว (m/s) = ระยะทาง (m) / เวลา (s)
จังหวะจากจำนวนก้าวทั้งหมด
จังหวะ (spm) = จำนวนก้าวทั้งหมด / เวลา (นาที)
ความยาวก้าว
ความยาวก้าว (m) = ระยะทาง (m) / (ก้าว / 2)
หารขั้นตอนด้วย 2 เพราะหนึ่งก้าว = สองก้าว
ความยาวขั้นตอน
ความยาวขั้นบันได (m) = ระยะทาง (m) / ขั้น
ความเร็วจากจังหวะก้าวและความยาวก้าว
ความเร็ว = ความยาวก้าว × (จังหวะ / 2) / 60
หรือ: ความเร็ว (m/s) = ความยาวก้าว × จังหวะ / 60
ขั้นตอนการทำงานตัวอย่าง:
เดินขึ้น 1,000 เมตรใน 12 นาทีด้วย 1,320 ก้าว:
ความเร็ว:1,000 ม. / 720 วินาที =1.39 เมตร/วินาที
จังหวะ:1320 ก้าว / 12 นาที =110 รอบต่อนาที
ความยาวก้าวย่าง:1,000 ม. / (1320/2) = 1,000 / 660 =1.52 ม.
ความยาวขั้นตอน:1,000 ม. / 1320 =0.76 ม.
7. การคำนวณโซนอัตราการเต้นของหัวใจ
วิธีโซนทรัพยากรบุคคลแบบดั้งเดิม
การประมาณอัตราการเต้นของหัวใจสูงสุด
HR สูงสุด = 220 - อายุ
เรียบง่ายแต่ต่างกัน ±10-15 bpm
ทางเลือก: สูตรทานาคา (แม่นยำยิ่งขึ้น)
HR สูงสุด = 208 - (0.7 × อายุ)
การคำนวณช่วงโซน
โซน = HR สูงสุด × (% ล่าง, บน%)
ตัวอย่าง: อายุ 40 ปี
ตัวเต็ม:HR สูงสุด = 220 - 40 =180 ครั้งต่อนาที
ทานากะ:HR สูงสุด = 208 - (0.7 × 40) = 208 - 28 =180 ครั้งต่อนาที
โซน 2 (60-70%):180 × 0.60 = 108 ครั้งต่อนาที ถึง 180 × 0.70 = 126 ครั้งต่อนาที
หมายเหตุ:แม้ว่าโซน HR จะมีประโยชน์โซนตามจังหวะจะแม่นยำกว่าและใช้งานได้จริงสำหรับการเดินป่า(ดูคู่มือโซนเดินป่า)
8. ต้นทุนการขนส่งและการเดินป่า
ต้นทุนพลังงานของการเดินป่า
ค่าขนส่ง (C)
C = พลังงานที่ใช้ไป / (มวลกาย × ระยะทาง)
หน่วย: J/kg/m หรือ mL O₂/kg/m
เส้นโค้งรูปตัว U:เศรษฐกิจการเดินป่าตามแนวโค้งรูปตัวยู มีความเร็วที่เหมาะสมที่สุด (โดยทั่วไปคือ 1.2-1.4 ม./วินาที หรือ 4.3-5.0 กม./ชม.) ซึ่งลดต้นทุนการขนส่ง การเดินป่าช้าลงหรือเร็วกว่านี้จะทำให้ต้นทุนพลังงานเพิ่มขึ้นต่อระยะทางที่เดินทาง
ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อต้นทุนการขนส่ง:
- ความเร็ว:ความสัมพันธ์รูปตัว U (เหมาะสมที่สุดประมาณ 1.3 m/s)
- การไล่ระดับสี:การขึ้นเนินทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดาวน์ฮิลล์เพิ่มต้นทุนประหลาด
- มวลกาย:บุคคลที่มีน้ำหนักมากกว่าจะมีต้นทุนสัมพัทธ์สูงกว่าแต่ใกล้เคียงกัน
- กลไกการก้าวย่าง:ความยาวก้าวที่เหมาะสมที่สุดช่วยลดต้นทุน
- ภูมิประเทศ:พื้นผิวไม่เรียบทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับผิวทางเรียบ
ต้นทุนที่ปรับเกรด
ตัวคูณต้นทุน = 1 + (เกรด × 10)
การประมาณคร่าวๆ: +10% ต้นทุนต่อเกรด 1%
ตัวอย่าง:
เดินป่าบนทางลาด 5%:
ตัวคูณต้นทุน = 1 + (0.05 × 10) =1.5×
ต้นทุนพลังงานเพิ่มขึ้น 50% เมื่อเทียบกับระดับพื้นดิน
9. คะแนนภาระและความเครียดในการฝึก
คะแนนความเครียดในการเดินป่า (WSS)
WSS ตามโซน
WSS = Σ (นาทีในโซน × ปัจจัยโซน)
โซน 1: ×1.0 | โซน 2: ×2.0 | โซน 3: ×3.0 | โซน 4: ×4.0 | โซน 5: ×5.0
ตัวอย่าง: เดินป่า 60 นาที
10 นาที โซน 1 × 1 = 10 คะแนน
40 นาที โซน 2 × 2 = 80 คะแนน
10 นาที โซน 3 × 3 = 30 คะแนน
WSS ทั้งหมด = 120
ปริมาณการฝึกอบรมรายสัปดาห์
โหลดรายสัปดาห์
โหลดรายสัปดาห์ = Σ WSS รายวัน (7 วัน)
โอเวอร์โหลดแบบก้าวหน้า
สัปดาห์หน้า = สัปดาห์ปัจจุบัน × 1.05-1.10
เพิ่มสูงสุด 5-10% ต่อสัปดาห์
สัปดาห์แห่งการฟื้นฟู
สัปดาห์ฟื้นตัว = ปัจจุบัน × 0.50-0.70
ทุก 3-4 สัปดาห์ ลดเหลือ 50-70%
โหลดรายสัปดาห์โดยทั่วไป:
- นักเดินป่าเพื่อสุขภาพระดับเริ่มต้น:200-400 WSS/สัปดาห์
- นักเดินป่าออกกำลังกายทั่วไป:400-700 WSS/สัปดาห์
- นักปีนเขาที่จริงจัง:700-1,000 WSS/สัปดาห์
- การแข่งขันนักปีนเขา:1,000-1500+ WSS/สัปดาห์
10. สมการทำนาย
การทดสอบการเดินป่า 6 นาที (6MWT) การทำนายระยะทาง
คาดการณ์ระยะทาง 6MWT (Enright & Sherrill)
ผู้ชาย:(7.57 × สูง ซม.) - (5.02 × อายุ) - (1.76 × น้ำหนัก กก.) - 309
ผู้หญิง:(2.11 × สูง ซม.) - (5.78 × อายุ) - (2.29 × น้ำหนัก กก.) + 667
ทำนายระยะทางเป็นเมตรสำหรับผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี
ตัวอย่าง: ชายอายุ 40 ปี สูง 175 ซม. 75 กก
6MWT = (7.57 × 175) - (5.02 × 40) - (1.76 × 75) - 309
= 1324.75 - 200.8 - 132 - 309 =682.95 เมตร
ใช้งานได้ดีตามวัย
การใช้งานทางคลินิก:6MWT ใช้เพื่อประเมินความสามารถในการออกกำลังกายเฉพาะส่วนในผู้ป่วยโรคหัวใจและปอด การประเมินก่อน/หลังการผ่าตัด และสมรรถภาพทั่วไปในผู้สูงอายุ
11. การแปลงหน่วย
การแปลงเมตริกการเดินป่าทั่วไป
| จาก | ถึง | สูตร |
|---|---|---|
| กม./ชม. | เมตร/วินาที | กม./ชม. ۞ 3.6 |
| ไมล์ต่อชั่วโมง | เมตร/วินาที | ไมล์ต่อชั่วโมง × 0.447 |
| เมตร/วินาที | กม./ชม. | เมตร/วินาที × 3.6 |
| เมตร/วินาที | ไมล์ต่อชั่วโมง | เมตร/วินาที × 2.237 |
| กม./ชม. | เมตร/นาที | กม./ชม. × 16.67 |
| ไมล์ต่อชั่วโมง | เมตร/นาที | ไมล์ต่อชั่วโมง × 26.82 |
| พบกับ | มล./กก./นาที | เมท x 3.5 |
| มล./กก./นาที | พบกับ | VO₂ ۞ 3.5 |
ข้อมูลอ้างอิงด่วน:
- 1.0 เมตร/วินาที =3.6 กม./ชม. = 2.24 ไมล์ต่อชั่วโมง (ความเร็วเดินป่าโดยทั่วไปของผู้ใหญ่ที่ดีต่อสุขภาพ)
- 1.4 เมตร/วินาที =5.0 กม./ชม. = 3.1 ไมล์ต่อชั่วโมง (เดินป่าเร็ว)
- 1 พบ =3.5 มล. O₂/กก./นาที (การเผาผลาญขณะพัก)
- 3 เมต =10.5 มล. O₂/กก./นาที (ขีดจำกัดความเข้มข้นปานกลาง)
- 6 เมต =21 มล. O₂/กก./นาที (ขีดจำกัดความเข้มข้นที่รุนแรง)
แหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง
สูตรเมตริกการเดินป่า - เมตริก WSS การเดิน และสุขภาพเป็นอย่าง
สูตรทางคณิตศาสตร์เบื้องหลังการวิเคราะห์การเดินป่า เรียนรู้วิธีคำนวณ WSS, เมตริกก้าวย่าง, จังหวะและคะแนนประสิทธิภาพ วิธีการทางวิทยาศาสตร์
- 2026-03-11
- สูตรเดินป่า · สูตร WSS · การคำนวณเมตริกการเดิน · สูตรวิทยาศาสตร์เดินป่า · การคำนวณก้าว
- บรรณานุกรม