跑步时的能量包括动能和势能。动能是速度表达的能量,它等于质量乘速度平方的一半。这里,质量是质点的质量,速度是质点的速度。所谓质点,就是一个非常非常小的点。显然,我们人体很大,不会是一个质点,而是有很多很多的质点。计算人跑步时的动能,就是把这些质点的动能都加起来。而人体上的每个质点,如骨骼上的质点和肌肉上的质点,质量是不同的。跑步时每个质点的速度也不相同。手臂摆动,双腿跨步,上面质点的速度相差很大。所以,精确计算人跑步时的动能是一件很困难的事,只能简化计算。一种简化方法就是把人体简化为一个质点,这个质点的质量是体重,速度是跑步的平均速度,然后用质量乘速度平方的一半,就能算出一个近似值。
中学物理已经教了,动能来自做功,也就是力乘距离。跑步时,这个力是加速段人用的力,距离也是加速段的距离。加速完成后,速度不增加了,动能自然也不增加了。这时人继续用力,是去做别的事了,没动能啥事。速度提高一倍,动能会提高四倍。只要把加速段提高四倍,加速的力就可保持不变,根本用不着四倍功率。
跑步还有势能。势能由物体在势场里的位置变化产生。跑步时,人上下抖动,重心在重力场里的位置变化,这就有重力势能。手臂摆动,双腿跨步,它们在肌肉拉力场里位置变化,就有了弹性势能。计算这些势能,特别是肌肉弹性势能,那就更难了。