Изотоническое сокращение. Изотоническое мышечное сокращение

Типы мышечных сокращений. По способу укорочения мышц различают три типа мышечных сокращений:

1) изотоническое , при котором волокна укорачиваются при постоянной внешней нагрузке, в реальных движениях проявляется редко (так как мышцы укорачиваясь вместе с тем меняют своё напряжение);

2) изометрическое – это тип активации, при котором мышца развивает напряжение без изменения своей длины . На нём построена так называемая статическая работа двигательного аппарата человека. Например, в режиме изометрического сокращения работают мышцы человека, который подтянулся на перекладине и удерживает своё тело в этом положении;

3) ауксотоническое или анизотоническое – это режим, при котором мышца развивает напряжение и укорачивается . Именно этот тип мышечных сокращений обеспечивает выполнение двигательных действий человека.

У анизотонического сокращения две разновидности сокращения мышцы: в преодолевающем и уступающем режимах.

В преодолевающем режиме мышца укорачивается в результате сокращения (например, икроножная мышца бегуна укорачивается в фазе отталкивания).

В уступающем режиме мышца растягивается внешней силой (например, икроножная мышца спринтера при взаимодействии ноги с опорой в фазе амортизации).

На рисунке 1 изображена динамика работы мышцы в преодолевающем и уступающем режимах.

Правая часть кривой отображает закономерности преодолевающей работы, при которой возрастание скорости сокращения мышцы вызывает уменьшение силы тяги.

В уступающем режиме наблюдается обратная картина: увеличение скорости растяжения мышцы сопровождается увеличением силы тяги (что является причиной многочисленных травм у спортсменов, например, разрыв ахиллова).

При скорости, равной нулю, мышцы работают в изометрическом режиме.

Для движения звена в суставе под действием мышечных сил важны не сами силы, а создаваемые ими моменты сил , поскольку движение звена – это ни что иное, как вращение относительно оси, проходящей через сустав. Поэтому разновидности работы мышц можно выразить в терминах моментов сил: если отношение момента внутренних сил к моменту внешних рано единице, режим сокращения будет изометрическим, если больше единицы – преодолевающим, если меньше единицы – уступающим. Поддержку сустава можно обеспечить спортивным тейпом .

Групповое взаимодействие мышц. Существует два вида группового взаимодействия мышц: синергизм и антагонизм.

Мышцы-синергисты перемещают звенья тела в одном направлении. Например, в сгибании руки в локтевом суставе участвуют двуглавая мышца плеча, плечевая и плечелучевая мышцы. В результате синергического взаимодействия мышц увеличивается результирующая сила действия.

Мышцы-антагонисты имеют разнонаправленное действие: если одна из них выполняет преодолевающую работу, то другая – уступающую. Мышцы обеспечивают возвратно-вращательные движения звеньев тела, поскольку каждая из них работает только на сокращение; высокую точность двигательных действий, так как звено необходимо не только привести в движение, но и затормозить в нужный момент. Антагонисты состоят из пары: агонист (сгибатель) – антагонист (разгибатель).

Мощность и эффективность мышечного сокращения. По мере увеличения скорости мышечного сокращения сила тяги мышцы, функционирующей в преодолевающем режиме, снижается по гиперболическому закону (см. рис. 1). Известно, что механическая мощность равна произведению силы на скорость (N = F V). Существует сила и скорость, при которых мощность мышечного сокращения наибольшая; этот режим возникает, когда и сила, и скорость составляют примерно 30 % от максимально возможных величин.

Накопление энергии упругой деформации в растянутых мышцах и сухожилиях. Когда сокращению мышц предшествует фаза растяжения, производимые силы, мощность и работа достигают больших величин по сравнению с сокращением без предварительного растяжения. После растяжения скорость сокращения увеличивается за счёт скорости восстановления упругих компонентов мышцы.

Растяжение мышечно-сухожильной системы позволяет также накапливать и использовать энергию упругой деформации. Было подсчитано, что ахиллово сухожилие растягивается на 18 мм во время бега со средней скоростью , при этом накапливается энергия в 42 Дж. Нелинейная зависимость между величиной растяжения и накапливаемой энергией показывает, что при больших растяжениях накапливается больше энергии, чем при малых. Эластичное растяжение внесёт значительный вклад в мышечную деятельность, только если за активным мышечным растяжением немедленно последует преодолевающий режим сокращения мышцы. Более высокая результативность прыжка с подседом по отношению к прыжку из статической позы показывает преимущество предварительного растяжения мышц.

При огромном выборе систем для тренировки, казалось бы трудно удивить опытного спортсмена чем-нибудь новеньким. Но на самом деле мы хотим Вам напомнить об одной незаслуженно забытой программе тренировок, которая направлена не только на укрепление мышц всего тела, но и на воспитание силы духа. Нет, это не йога! Это система «Изотон», которая была разработана российским ученым В.Н.Селуяновым в далеком 1992 году и эффективно использовалась для подготовки студентов в институтах физкультуры. Теперь Вы сможете использовать ее дома для снижения веса и укрепления здоровья.

Отличие системы «Изотон» от других нагрузок

Ученые сначала долго и кропотливо изучали и подвергали анализу различные системы тренировок: йогу, бодибилдинг, аэробику, калланетику, а также наработки лечебной физкультуры. В итоге получилась новая система, которая направлена на оздоровление организма за счет нормализации иммунной и эндокринной систем, соглашается сайт. Она помогает:

Улучшить работоспособность. Этого можно достичь за непродолжительный период два-три месяца, в течение которого сжигаются лишние жировые отложения, и увеличивается мышечная масса тела.
. Использовать небольшое количество времени при достижении максимального эффекта. Этот фактор в условиях постоянной его нехватки, тоже достаточно важен.

Поэтому, придерживаясь данной программы, Вы в итоге получите возможность:

Укрепить свое здоровье и поддерживать все системы организма в нормальном рабочем состоянии.
. Нормализовать психологическую и эмоциональную ситуацию;
. Легко вставать с утра и забыть про упадок сил;
. Приобрести нормальный вес;
. Получить привлекательное тело и хорошо его ощущать.

Основным отличием данной системы является стато-динамический режим тренировок, то есть все упражнения выполняются очень плавно и медленно с постоянным удержанием мышц в состоянии напряжения. Эффективной считается тренировка, когда каждое упражнения выполняется до отказа, т.е. до ощущения невозможности преодолеть сопротивление.

Однако, как ни парадоксально, эта система не вызывает последующих мышечных болей и способствует быстрому восстановлению.

Особенности проведения тренировок по системе «Изотон»

Как уже было сказано, тренировки происходят до состояния жжения в мышцах. Темп выполнения очень медленный, действовать нужно по схеме 30/30. Т.е. 30 секунд отведено на упражнение, а 30 на отдых. Используем ее три раза для одного упражнения. Если Ваша подготовка не позволяет, можно уменьшить нагрузку, занимаясь 20/40.

Когда Ваш уровень вырастет, можно будет использовать круговую тренировку, т.е. выполнять упражнения без отдыха, потом перерыв 1-2 минуты. Затем повторить этот круг 4 раза.

Программа тренировки по системе «Изотон» для дома

Сначала идет проработка крупных мышц, затем тренируем более мелкие:

1. Полуприседания. В исходном положении: ноги на ширине плеч, руки на поясе, ноги немного согните. Медленно приседаем, пока бедра не окажутся параллельно полу, затем также медленно возвращаемся. Не нужно выпрямлять ноги в исходном положении, они всегда должны быть напряжены.

2. Выпады. Стоя делаем длинный шаг ногой, руки на поясе - исходное положение. Начинаем медленно опускаться вниз, пока колено почти не коснется пола (но ставить на пол не нужно). Теперь возвращаемся обратно.

3. Поднимаем ягодицы . Лягте на пол. Ноги согните в коленях и поставьте возле ягодиц, руки вдоль тела. Поднимайте таз постепенно, без рывков до момента прямой линии с телом. Возвращаемся обратно, при этом ягодицы на пол не кладем, сохраняем напряжение.
4. Отжимания на коленях. Становимся на колени, руки на расстоянии шире плеч. Начинаем медленные отжимания к полу. При возврате, руки до конца не разгибаем, они должны сохранять напряжение.

5. Обратные отжимания. Используем табуретку или другую опору. Поворачиваемся спиной к опоре, упираемся ладонями, ноги чуть сгибаем. Переносим вес тела на ладони и пятки, зависаем над полом. Начинаем отжимания. Опускаемся вниз и поднимаемся обратно, руки до конца не выпрямляем.

6. Скручивания . Лежа на полу, ноги согнуты, опираемся на стопу. Руки на груди крестом. Поднимаем голову и плечевой пояс одновременно, опускаемся обратно, но плечи и голова при этом остаются на весу.
7. Скручивания обратные. Лежа на спине, поднимите согнутые ноги под углом 90 градусов. Спина и таз прижаты к полу, затем поднимаем таз, ноги при этом стремятся к груди, возвращаемся в исходное положение. Следите за прессом, он все время напряжен.
8. Планка. Лягте на пол. Сделайте опору на согнутые в локтях руки и носочки. Поднимите тело и удерживайте его максимально долго. Сохраняйте абсолютно ровное положение.

Эффективность двигателя или автомашины рассчитывают как процент потребляемой энергии, которая превращается в работу вместо тепла. В мышцах количество энергии, способной превращаться в работу, даже при наилучших условиях составляет менее 25% всей энергии, доставляемой к мышце (химической энергии питательных веществ), а остальная энергия превращается в тепло. Причина этой низкой эффективности связана с тем, что примерно половина энергии питательных веществ теряется во время образования АТФ, и только 40-45% энергии самой АТФ может позднее превратиться в работу.

Максимальная эффективность реализуется лишь при условии сокращения мышцы с умеренной скоростью. При медленном сокращении мышцы или без какого-либо ее укорочения во время сокращения освобождается небольшое количество поддерживающего тепла, хотя работа практически не выполняется, что снижает эффективность преобразования до нуля. Напротив, если сокращение слишком быстрое, большая доля энергии используется на преодоление вязкого трения внутри самой мышцы, и это также снижает эффективность сокращения. Обычно максимальная эффективность развивается, когда скорость сокращения составляет около 30%.

Многие особенности сокращения мышцы можно продемонстрировать на примере одиночных мышечных сокращений. Такие сокращения вызывают с помощью одиночного электрического возбуждения, иннервирующего мышцу нерва, или короткого электрического раздражения самой мышцы, что ведет к развитию одиночного сокращения, продолжающегося долю секунды.

Изометрическое и изотоническое сокращение . Мышечное сокращение называют изометрическим, если мышца не укорачивается во время сокращения, и изотоническим - если мышца укорачивается, но ее напряжение на протяжении всего сокращения остается постоянным.

В изометрической системе мышца сокращается без уменьшения своей длины, а в изотонической системе мышца укорачивается против фиксированной нагрузки: мышца поднимает чашу весов с разновесом. Изометрическая система строго регистрирует изменения силы самого мышечного сокращения, а параметры изотонического сокращения зависят от нагрузки, против которой мышца сокращается, а также от инерции нагрузки. В связи с этим при сравнении функциональных особенностей различных типов мышц чаще всего используют изометрическую систему.

Особенности одиночных изометрических сокращений , зарегистрированных от разных мышц. В теле человека имеются много мышц разного размера - от очень маленькой стременной мышцы в среднем ухе, длиной в несколько миллиметров и диаметром около 1 мм, до очень большой четырехглавой мышцы, в 500000 раз крупнее стременной. При этом диаметр волокон может быть маленьким (10 мкм) или большим (80 мкм). Наконец, энергетика мышечных сокращений значительно варьирует от одной мышцы к другой. Поэтому не удивительно, что механические характеристики сокращений разных мышц различаются.

На рисунке показаны кривые регистрации изометрических сокращений трех типов скелетных мышц: глазной мышцы (длительность изометрического сокращения менее 1/40 сек), икроножной мышцы (длительность сокращения около 1/15 сек) и камбаловиднй мышцы (длительность сокращения примерно 1/3 сек). Интересно, что эти длительности сокращений приспособлены к функциям соответствующих мышц. Движения глаз должны быть чрезвычайно быстрыми, чтобы поддерживать фиксацию глаз на объекте для обеспечения ясного видения. Икроножная мышца должна сокращаться умеренно быстро, чтобы обеспечить скорость движения нижней конечности, достаточную для бега или прыжков. А камбаловидная мышца имеет дело в основном с медленными сокращениями для непрерывной длительной поддержки тела против силы тяжести.

Быстрые и медленные мышечные волокна . Как обсуждается в предыдущих статьях, посвященных спортивной физиологии, каждая мышца тела состоит из совокупности так называемых быстрых и медленных мышечных волокон, а также других волокон с переходными свойствами. В состав быстрореагирующих мышц входят в основном быстрые волокна и лишь небольшое число медленных. И наоборот, медленнореагирующие мышцы составлены главным образом из медленных волокон. Различия между этими двумя типами волокон следующие.

Быстрые волокна : (1) крупные волокна, обеспечивающие большую силу сокращения; (2) имеют хорошо развитый саркоплазматический ретикулум для быстрого выделения ионов кальция, инициирующих сокращение; (3) содержат большое количество гликолитических ферментов для быстрого освобождения энергии путем гликолиза; (4) имеют сравнительно бедное кровоснабжение, поскольку окислительный метаболизм имеет второстепенное значение; (5) содержат немного митохондрий также в связи со второстепенностью окислительного метаболизма.

Медленные волокна : (1) более мелкие волокна; (2) иннервируются также более мелкими нервными волокнами; (3) имеют хорошо развитую систему кровеносных сосудов и капилляров для доставки большого количества кислорода; (4) содержат значительно больше митохондрий для обеспечения высоких уровней окислительного метаболизма; (5) содержат большое количество миоглобина - железосодержащего белка, подобного гемоглобину эритроцитов. Миоглобин связывается с кислородом и хранит его до момента, когда в нем возникнет потребность (это также значительно увеличивает скорость транспорта кислорода в митохондрии). Миоглобин придает медленным волокнам красноватый вид, поэтому их называют красными волокнами, а из-за дефицита красного миоглобина в быстрых волокнах их называют белыми волокнами.

Термин «изотонические» используются с отсылкой на сокращение мышц. Изотоническими упражнениями называются упражнения, в которых постоянная или переменная сила оказывается на мышцы, тем самым вызывая их сокращение или удлинение. Этот принцип используется для увеличения мышечной силы и выносливости. Эта статья поможет разобраться в типах и преимуществах изотонических упражнений.

Традиционно упражнения могут быть разделены на аэробные и анаэробные упражнения. И пока первые включают в себя упражнения низкой интенсивности, такие как ходьба, езда на велосипеде и другие, в которых потребности организма в кислороде могут быть восполнены из воздуха. Анаэробные упражнения включают в себя тренировки высокой интенсивности, кратковременные нагрузки, характерные для тяжелой атлетики. Анаэробные упражнения используется энергия мышц, так как потребность организма в кислороде выше, чем доступное снабжение кислородом. Анаэробные упражнения могут быть дополнительно разделены на изотонические и изометрические упражнения.

Разница между изотоническими и изометрическими упражнениями в том, что первые включают в себя сокращение мышц с движением суставов, в то время как последние включают в себя сокращение мышц без движения суставов. Говоря простыми словами, изотонические тренировки связаны с отягощением, в процессе которого суставы меняют позицию, в то время как изометрические тренировки включают подъем и удержание веса в заданном положении. Таким образом, суставы остаются неподвижными в случае изометрических упражнений.

Девяносто процентов тренировки в тренажерном зале являются изотоническими. Слово «изотонический» происходит от греческих слов «iso» — что означает «равное» и «tonus» — что означает тонус. Таким образом, слово подразумевает равный мышечный тонус. Когда вы сгибаете руки на бицепс – это изотоническое сокращение. Практически все тренировки, кроме обычных движений (сидя, стоя), являются изотоническими.

Изотонические упражнения: Виды

Эти упражнения могут быть дифференцированы на основе мышечных сокращений. Есть два основных типа: концентрические и эксцентрические. Концентрические сокращения, когда напряжение в мышцах настолько велико, что они укорачиваются. Концентрические сокращения применяются во всех видах упражнений. Эксцентрические сокращения, когда приложенная сила выше мышечной силы, что вызывает удлинение последней. И пока эксцентрические сокращения значительно увеличивают мышечную силу, они также могут привести к мышечной боли и травмам. Подъем веса считается концентрическим сокращением, в то время как спуск веса является эксцентрическим сокращением. Приседания, отжимания, скручивание на бицепс и трицепс, выполненные с использованием свободных весов (гантели, штанги), являются примерами таких сокращений.

Изотонические упражнения: Преимущества

• Важным преимуществом таких упражнений становится развитие более сильных, гибких мышц и крепких костей.
• Изотонические упражнения помогают тонизировать все группы мышц.
• Помимо увеличения мышечной массы и прочности костей, они также улучшают обмен веществ в организме.
• Эти упражнения также помогают контролировать вес тела.
• В долгосрочной перспективе эти упражнения помогают достичь хорошо тонизированного тела.
• Эти упражнения обеспечивают нагрузку на мышцы выше, чем они привыкли. Эти сокращения мышц приводят к росту количества белков в каждой клетке мышц.
• Изотонические упражнения эффективны для людей, которые хотят набрать вес.
• Эти упражнения также чрезвычайно полезны для людей, пострадавших от артрита.
• Эти упражнения являются важной частью физиотерапии и реабилитации.
• Они помогают улучшить координацию и мобилизацию суставов.

Если вы страдаете от каких-либо проблем здоровья, необходимо начинать курс изотонических упражнений только под руководством . Полноценная разминка необходима перед тренировками, чтобы избежать мышечных спазмов. Тренируйтесь в соответствии с вашими возможностями, а также избегайте напряженных тренировок. Правильная растяжка и охлаждающие упражнения также помогают сократить спазмы в мышцах. Наряду с этими упражнениями, необходим и полноценный отдых. Если вы выполняете изотонические упражнения, также как и любой другой тип упражнений, вы должны помнить, что тренировки должны проходить правильно и регулярно. Это поможет вам оставаться в форме, как физически, так и психологически.

Как можно заметить, внимательно вглядевшись в терминологию из заголовка статьи, у понятий «изометрические» и «изотонические» есть одно общее начало - «изо». «Изо» в переводе с греческого языка означает «равный», «одинаковый». Что же такого одинакового мы делаем при выполнении изометрических и изотонических упражнений? И тут нам снова на помощь придет греческий язык. «Метрика» в переводе с греческого означает «размер». Т. е. изометрические упражнения предполагают, что длина мышцы (размер) в процессе их выполнения не меняется, остается одинаковой. А вот «Тоника» с греческого трактуется, как «напряжение», «давление». Т. е. изотонические упражнения – это упражнения, при выполнении которых создается одинаковое напряжение в мышцах. На самом деле и изометрические, и изотонические упражнения – силовые. И те, и другие могут выполняться с помощью тренажеров, грифа, штанги, гантелей, бодибара, медбола и т. п. спортивных гаджетов. Однако принципиальная разница между изометрическими и изотоническими упражнениями состоит в том, что первые – выполняются в статике, а вторые - в динамике, т. е. в движении.

Чтобы было более понятно, давайте рассмотрим изометрику и изотонику в занятиях спортом на примере конкретных упражнений. Простейшее изометрическое упражнение можно выполнить следующим образом: надавите одной ладонью на другую. Вложите в это давление все свои силы. Чувствуете, как напряглись мышцы рук? По сути вы не совершаете никакого движения или перемещения в пространстве. Вы находитесь в статике, преодолеваете сопротивление ладоней. Вы только предпринимаете усилие, пытаетесь совершить движение, но не собираетесь его выполнять. В этом и есть смысл изометрических упражнений – пытаться тянуть, толкать, сгибать. Использовать при этом можно любой предмет, который способен оказать нашим мышцам непреодолимое сопротивление – стену, подоконник, поручень, гриф, штангу, большой вес на различных тренажерах и т. п. Такое усилие по противодействию давлению продолжается примерно 6-12 секунд. Во время изометрических упражнений сокращение мышцы не ведет к изменению ее длины, а только вызывает напряжение в ней. Вся энергия при этом расходуется именно на это напряжение.

Изотонические упражнения – это все силовые упражнения с применением утяжелителей, которые связаны с возвратно-поступательными движениями: различные виды жима, приседаний, тяги и т. п. Подобные движения вызывают такое сокращение мышц, в результате которых меняется их длина. Вся энергия от изотонических нагрузок расходуется на движение.

У пытливого читателя уже наверняка назрел вопрос – какие же из рассмотренных видов силовой нагрузки эффективнее: изометрические или изотонические? И в каких пропорциях их следует включать в тренировку? В действительности изометрические упражнения незаслуженно забыты, а рекомендуемые планы силовых тренировок сплошь состоят из изотонических упражнений. Между тем изометрия придает целый ряд неоспоримых преимуществ вашей тренировке.
Во-первых, она экономит время. В процессе выполнения изометрических упражнений требуется всего несколько минут на то, чтобы мышцы включились в работу. Продолжительность изометрического упражнения небольшая и усталости оно большой не вызывает. Благодаря этому тренироваться под силу чаще. В результате эффект всего от нескольких минут занятий изометрией можно приравнять к часу традиционного занятия изотоникой!

Во-вторых, изометрические упражнения позволяют проработать отдельную группу мышц изолировано.

В-третьих, изометрия идеально подходит для людей, которые испытывают определенные сложности при передвижении в пространстве в послетравмовый период и т. п.

В-четвертых, изометрические упражнения можно выполнять, не привлекая внимание окружающих (на пляже, в офисе, в городском транспорте и т. д.)

В-пятых, изометрия в принципе менее травмоопасна, чем изотоника.

Вместе с тем изотонические упражнения больше подходят для женской силовой тренировки, т. к. они не способны быстро помочь прирастить мышечную массу. Кроме того, изотоника благотворно влияет на сердечнососудистую систему, более интенсивно снабжая мышцы кровью. Также изотонические упражнения способствуют развитию координации движения и пластичности.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что упражнения разные важны и упражнения разные важны. Идеальный тренировочный план должен включать и изометрические, и изотонические упражнения. Причем первые - больше подходят для мужской силовой тренировки. Согласитесь, что тянуть и толкать грузы – неженское это дело. А вот изотоническая работа с гантелями или грифом - и более эстетична, и эффективна в деле формирования рельефного упругого тела. Однако на этом пути не забывайте, что силовой тренировке не под силу решить такие проблемы, как избыточный вес и излишние жировые отложения. Поэтому не забывайте о важности кардиотренировок, интервальных и круговых тренингов..

Модель на фото: Алена Каплунова