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【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 = 0.0002x^3^- 0.0108x^2^ + 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* 120^3^ - 0.0108* 120^2^ + 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：
- 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
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http://kenkon.com.tw/----進階卡路里計算
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http://www.dpjh.ylc.edu.tw/97/217health/4-4-01calorie.htm---飲食熱量表 飲食熱量表
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https://kknews.cc/zh-tw/news/68x2qmv.html---戶外背包多少重量合適？
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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