Сила м'язів. Максимальна сила м'язів - це величина максимальної напруги, яке може розвинути м'яз. У розвитку м'язової сили мають значення: 1) внутрішньом'язові чинники
Внутрішньом'язові чинники розвитку сили включають в себе біохімічні, морфологічні та функціональні особливості м'язових волокон.
• Фізіологічний поперечник, що залежить від числа м'язових волокон (він найбільший для м'язів з пір'ястим будовою); М'язова сила людини при інших рівних умовах пропорційна площі фізіологічного поперечника м'яза. Це ще зазначив німецький фізіолог Е.Вебер (1846). Відомо, що 1 см. М'язи піднімає від 6 - 10 кг безвідносно до того, тренований або не тренований її володар.
• Склад (композиція) м'язових волокон, співвідношення слабких і більш збудливих повільних м'язових волокон (окислювальних, мало стомлює) і більш потужних високо порогових швидких м'язових волокон (гликолитических, стомлює);
• миофибриллярних гіпертрофія м'яза - тобто збільшення м'язової маси, яка розвивається при силовому тренуванні в результаті адаптаційно-трофічних впливів і характеризується зростанням товщини і більш щільною упаковкою скорочувальних елементів м'язового волокна - міофібрил.
2) особливості нервової регуляції
Нервова регуляція забезпечує розвиток сили за рахунок вдосконалення діяльності окремих м'язових волокон, рухових одиниць (ДЕ) цілої м'язи і міжм'язової координації. Вона включає в себе наступні фактори:
• Збільшення частоти нервових імпульсів, що надходять в скелетні м'язи від мотонейронів спинного мозку і забезпечують перехід від слабких одиночних скорочень їх волокон до потужних тетанічних;
• Активація багатьох ДЕ - при збільшенні числа залучених до руховий акт ДЕ підвищується сила скорочення м'яза;
• Синхронізація активності ДЕ - одночасне скорочення якомога більшої кількості активних ДЕ різко збільшує силу тяги м'яза;
• Міжм'язової координація - сила м'яза залежить від діяльності інших м'язових груп: сила м'яза зростає при одночасному розслабленні її антагоніста, вона зменшується при одночасному скороченні інших м'язів і збільшується при фіксації тулуба або окремих суглобів мишцамі- антагоністами. Наприклад, при підйомі штанги виникає явище напруження (видих при закритій голосової щілини), що приводить до фіксації м'язами тулуба спортсмена і створює міцну основу для подолання ваги, що піднімається.
3) психофізіологічні механізми
Психофізіологічні механізми збільшення м'язової сили пов'язані зі змінами функціонального стану (бадьорості, сонливості, втоми), впливами мотивацій і емоцій, що підсилюють симпатичні і гормональні впливу з боку гіпофіза, надниркових і статевих залоз, біоритмів.
Вимірювання м'язової сили. Основним методом визначення сили м'язів є динамометрия. Для вимірювання сили кисті широко застосовують ручні плоскопружінная динамометри (рис. 21). Існують різні їх модифікації: ДРП-10 призначений для дітей молодшого шкільного віку і ослаблених хворих із захворюваннями опорно-рухового апарату. ДРП-30 - для дітей середнього шкільного віку і для ослаблених хворих, ДРП-90 для здорових дорослих, ДРП-120 - для спортсменів.
Мал. 21. Динамометри для вимірювання сили рук
Для вимірювання сили м'язів кисті випробуваний максимально стискає динамометр правої, потім лівою рукою. Рука повинна бути витягнута в сторону, і піднята до рівня плечей. Вимірювання проводять 2-3 рази і записують найбільшу цифру. Точність вимірювання ± 2 кілограми. Нормативні показники сили кисті ведучої руки для чоловіків і жінок в залежності від віку представлені в додатку 1, таблиці 1.
Після проведення динамометр розраховують силовий індекс по формулі:
Силовий індекс = М'язова сила веде кисті (кг) / Вага тіла (кг) '100%
Норма: для жінок 45-50%, для чоловіків - 65-80%
Для визначення сили м'язів розгиначів спини використовують становий динамометр, який забезпечений опорним майданчиком для ніг. При вимірі становий сили випробуваний встає на опорну площадку, нагинається, береться руками за ручку динамометра і з максимальним зусиллям повільно випрямляється. Дослідження повторюють 2-3 рази, зазначають кращий результат. Точність вимірювання дорівнює ± 5 кілограм.
Нормативні показники станової сили у чоловіків і жінок представлені в додатку 1, таблиці 2.
Для порівняння сили різних м'язів визначають їх питому або абсолютну силу. Вона дорівнює максимальному, поділеній на кв. см. площі поперечного перерізу м'язи. Питома сила литкового м'яза людини становить -2 кг / см 2. триголовий - 16,8 кг / см 2. жувальних - 10 кг / см 2.
Робота м'язів. Роботу м'язів поділяють на динамічну і статичну. Динамічна виконується при переміщенні вантажу. При динамічній роботі змінюється довжина м'язи і її напругу. Отже м'яз працює в ауксотніческом режимі. При статичній роботі переміщення вантажу не відбувається, тобто м'яз працює в ізометричному режимі. Відповідно до законів фізики, робота є енергія, що витрачається на переміщення тіла з певною силою на певний рас-стояння:
Якщо скорочення м'язи відбувається без навантаження (в ізотонічному режимі), то механічна робота дорівнює нулю. Якщо при максимальному навантаженні не відбувається укорочення м'яза (ізометричний режим), то робота також дорівнює нулю. В цьому випадку хімічна енергія повністю перетворюється на теплову.
Залежність величини роботи від навантаження підпорядковується закону середніх навантажень. При збільшенні навантаження робота м'язів спочатку зростає. При середніх навантаженнях вона стає максимальною. Якщо збільшення навантаження продовжується, то робота знижується. Такий же вплив на величину роботи надає її ритм. Максимальна робота м'язи здійснюється при середньому ритмі.
Потужність м'язи Особливе значення в розрахунку величини робочого навантаження має визначення потужності м'язи. Це механічна (сила'дліну укорочення) робота, виконувана в одиницю часу
Потужність м'язового скорочення відрізняється від сили м'яза, оскільки потужність є мірою загальної кількості роботи, виконуваної в одиницю часу. Отже, потужність визначається не тільки силою м'язового скорочення, але також відстанню скорочення і числом скорочень в хвилину. М'язова потужність зазвичай вимірюється в кілограмометрах (кгм) в хвилину. Максимальна потужність, що розвивається усіма м'язами дуже тренованого спортсмена за умови їх спільної роботи приблизно наступна: перші 8-10 сек.- 7000 кгм / хв; наступна 1 хв - 4000 кгм / хв; наступні 30 хв - 1700 кгм / хв. Таким чином, максимальну потужність людина може розвивати тільки протягом коротких проміжків часу, тоді як для довготривалих навантажень, що вимагають витривалості, потужність м'язів становить лише ј від початкової величини.
М'язова витривалість. В умовах статичної роботи м'язова витривалість визначається часом, протягом якого підтримується статичну електрику або утримується деякий вантаж. Граничний час статичної роботи (статична витривалість) обернено пропорційно навантаженню. Витривалість в процесі виконання динамічної роботи вимірюється ставленням величини роботи до часу її виконання. При цьому виділяють пікову і критичну потужність динамічної роботи: пікової є максимальна потужність, що досягається в якийсь момент динамічної роботи; критичної називають потужність, підтримувану на однаковому рівні досить тривалий час. Виділяють також динамічну витривалість, яка визначається часом здійснення роботи із заданою потужністю.
Залежно від типу і характеру виконуваної фізичної (м'язової) роботи розрізняють:
1. статичну і динамічну витривалість, т. Е. Здатність тривало виконувати відповідно статичну або динамічну роботу;
2. локальну і глобальну витривалість, т. Е. Здатність тривалий час здійснювати відповідно локальну роботу (за участю невеликого числа м'язів) або глобальну роботу (за участю великих м'язових груп - більше половини м'язової маси);
3. силову витривалість, т. Е. Здатність багаторазово повторювати вправи, що вимагають прояви великої м'язової сили;
4. анаеробну і аеробну витривалість, т. Е. Здатність тривало виконувати глобальну роботу з переважно анаеробним або аеробним типом енергозабезпечення.
1. Що таке максимальна сила м'язів?
2. Від яких показників залежить сила м'язів?
3. Які види роботи виконують м'язи?
4. Які методи використовують для вимірювання м'язової сили?
5. Яка існує залежність величини роботи від навантаження?
6. Що таке потужність м'язи, як її визначають?
7. Що таке витривалість, як визначають цей показник?
В результаті тривалої діяльності рабо-тоспроможність скелетної мускулатури знижується. Це явище називаються ється втомою. При цьому знижується сила скорочень, збільшуються латентний період скорочення і період розслаблення. Статичний режим роботи більш обтяжливий, ніж динамічний.
У минулому столітті, на підставі дослідів з ізольованими м'язами, було запропоновано 3 теорії м'язового стомлення:
1) Теорія виснаження Шиффа (1868): стомлення є наслідком виснаження енергетичних запасів у м'язі.
2) Теорія отруєння Пфлюгера (1872): стомлення обумовлено накопиченням в м'язі продуктів обміну, зокрема молочної кислоти.
3) Теорія удушення Ферворна (1901): стомлення пояснюється нестачею кисню в м'язі.
Всі ці теорії об'єднують в группугуморально-локалістіческіх теорій.
Дійсно ці фактори сприяють стомлення в експериментах на ізольованих м'язах. У процесі здійснення роботи в м'язових волокнах накопичуються продукти процесів окислення - молочна та піровиноградна кислоти, які знижують можливість генерування ПД. Крім того, порушуються процеси ресинтезу АТФ і креатинфосфату, необхідних для енергозабезпечення м'язового скорочення.
Однак в організмі інтенсивно працюють м'язи, отримують необхідний кисень, поживні речовини, звільняються від метаболітів за рахунок посилення загального і регіонального кровообігу. Тому були запропоновані інші теорії стомлення, які об'єднані в групу центрально-нервових теорій. Виділяють чотири основних напрямки в рамках центрально-нервових теорій:
1) стомлення як результат гальмування в центральній нервовій системі (Васильєв Л.Л. Виноградов М.І. 1966). В якості основних факторів, що обумовлюють гальмування виступає загасання робочої домінанти, надмірний аферентних потік від працюючих м'язів і вплив на нервові центри біохімічних зрушень в крові, що виникають при активній м'язовій роботі.
2) стомлення - результат дисбалансу у взаємодії кори великих півкуль і центрів вегетативної нервової системи (Левицький В.А. 1926). Центри вегетативного забезпечення діяльності виступають в якості захисних стосовно корі, посилаючи до неї гальмівні сигнали.
3) стомлення як порушення координації процесів, що забезпечують діяльний стан в першу чергу в центральній нервовій системі. Цей напрямок засноване на теорії домінанти Ухтомського А.А. (1934). Ця теорія має більше число прихильників.
4) стомлення виникає в зв'язку з ослабленням адаптаційно-трофічного впливу симпатичної нервової системи на соматичну (Кекчеев К.Х, 1927)
Мал. 22. Фактори, що впливають на розвиток стомлення при екстремальних навантаженнях (по А. Коробкову, 1975)
У минулому столітті И.М.Сеченов встановив, що якщо наступає стомлення м'язів однієї руки, то їх працездатність відновлюється швидше при роботі іншою рукою або ногами. Він вважав, що це пов'язано з перемиканням процесів збудження з одних рухових центрів на інші. Відпочинок з включенням інших м'язових груп він назвав активним.
Незважаючи на тривалу історію вивчення питання, загальної теорії стомлення досі не сформульовано. На рис. 22 представлена схема механізмів стомлення при м'язовій роботі.
В даний час встановлено, що в різних умовах діяльності вклад тих чи інших факторів в розвиток стомлення може змінюватися.
1. Які теорії існують для пояснення розвитку стомлення в ізольованих м'язах?
2. Які основні напрямки виділяють в рамках центрально-нервових теорій?
3. Від яких факторів залежить розвиток стомлення в м'язах при екстремальних навантаженнях?