跑步時的能量包括動能和勢能。動能是速度表達的能量,它等於質量乘速度平方的一半。這裡,質量是質點的質量,速度是質點的速度。所謂質點,就是一個非常非常小的點。顯然,我們人體很大,不會是一個質點,而是有很多很多的質點。計算人跑步時的動能,就是把這些質點的動能都加起來。而人體上的每個質點,如骨骼上的質點和肌肉上的質點,質量是不同的。跑步時每個質點的速度也不相同。手臂擺動,雙腿跨步,上面質點的速度相差很大。所以,精確計算人跑步時的動能是一件很困難的事,只能簡化計算。一種簡化方法就是把人體簡化為一個質點,這個質點的質量是體重,速度是跑步的平均速度,然後用質量乘速度平方的一半,就能算出一個近似值。
中學物理已經教了,動能來自做功,也就是力乘距離。跑步時,這個力是加速段人用的力,距離也是加速段的距離。加速完成後,速度不增加了,動能自然也不增加了。這時人繼續用力,是去做別的事了,沒動能啥事。速度提高一倍,動能會提高四倍。只要把加速段提高四倍,加速的力就可保持不變,根本用不着四倍功率。
跑步還有勢能。勢能由物體在勢場裡的位置變化產生。跑步時,人上下抖動,重心在重力場裡的位置變化,這就有重力勢能。手臂擺動,雙腿跨步,它們在肌肉拉力場裡位置變化,就有了彈性勢能。計算這些勢能,特別是肌肉彈性勢能,那就更難了。