Абсолютна м'язова сила. Відмінності м'язових волокон. Динамічна та статична сила

Сила– з давніх-давен характеризується як здатність людини долати зовнішній опір або протидіяти йому за допомогою м'язових зусиль.

Тобто під цим поняттям мають на увазі будь-яку здатність людини напругою м'язів долати механічні та біомеханічні сили, що перешкоджають дії, протидіяти їм, забезпечуючи тим самим ефект дії (всупереч перешкодним силам тяжкості, інерції, опору навколишнього середовища тощо) (Л.П. Матвєєв, 1991).

Сила- одна з найважливіших фізичних якостей в абсолютній більшості видів спорту. Тому її розвитку спортсмени приділяють дуже багато уваги.

Залежно від умов, характеру та величини прояву м'язової сили у спортивній практиці прийнято розрізняти кілька різновидів силових якостей.

Найчастіше силапроявляється у русі, т. е. у так званому динамічному режимі (« динамічна сила»). Іноді зусилля спортсмена рухом не супроводжуються. У цьому випадку говорять про статичний (або ізометричний) режим роботи м'язів (« статична сила») (С. М. Вайцеховський, 1971).

Абсолютна та відносна сила

Оцінюючи величину зусилля у тому чи іншому вправі чи простому русі, застосовують терміни «абсолютна» і «відносна» сила.

Граничне, максимальне зусилля, яке спортсмен може розвинути у динамічному чи статичному режимі. Прикладом прояву абсолютної сили динамічному режимі є піднімання штанги чи присідання зі штангою граничної ваги. У статичному режимі абсолютна сила може бути виявлена, наприклад, коли максимальне зусилля додається до нерухомого об'єкта («вичавлення» нерухомо закріпленої штанги).

Відносна сила- величина сили, що припадає на 1 кг ваги спортсмена. Цей показник застосовується переважно для того, щоб об'єктивно порівняти силову підготовленість різних спортсменів.

Чинники, що зумовлюють м'язову силу

М'язова силазалежить від кількох факторів. Основний їх - фізіологічний діаметр м'язів. Практично це означає, що чим м'яз товщі, тим більша напруга може розвинути (принцип Вебера). Однак не завжди буває так, оскільки сила м'яза залежить і від іншого фактора - нервової регуляції, що здійснюється відповідними відділами кори великих півкуль головного мозку.

Нервова регуляція, у свою чергу, визначається трьома різними показниками: кількістю «включаються» в роботу м'язових волокон (так званих рухових одиниць), частотою нервових імпульсів, що надходять у м'яз нервовими шляхами з центральної нервової системи, та ступенем синхронізації (збігу) зусиль всіх рухових одиниць, що беруть участь у напрузі м'яза.

Під впливом імпульсів, що надходять у м'яз по руховим (еферентним) нервовим шляхам, м'яз скорочується з певним заданим зусиллям і на задану довжину. Правильність виконання руху контролюється відповідними нервовими клітинами (рецепторами) м'язи, інформація від яких за чутливими (аферентними) нервовими шляхами надходить у головний мозок. Такими ж нервовими шляхами м'яз отримує сигнал і до розслаблення. Максимально можливе її скорочення (укорочення) за інших рівних умов пропорційно довжині м'язових волокон (принцип Бернуллі) (А. М. Воробйов, 1988). Однак навіть непрацюючий м'яз завжди зберігає деяку напругу, яка називається м'язовим тонусом.

У дослідженнях (Ю. В. Верхошанський, 1988; В. М. Заціорський, 1970) виявлено, що різні типи силових проявів (наприклад, у статичних умовах, у тривалому бігу, у швидкісно-силових вправах) у спорті та загалом у руховій діяльності нерідко мало пов'язані чи навіть негативно корелюють один з одним. Це і стало приводом для диференціації поняття "сила".

Література

1. Книга тренера. - М.: Фізкультура та спорт, 1971. - 312 с.
2. Верхошанський Ю. В. Основи спеціальної фізичної підготовки спортсменів. - М.: Фізкультура та спорт, 1988. - 331 с.
3. Дворкін Л. С. Силові єдиноборства. Атлетизм, культуризм, пауерліфтинг, гирьовий спорт. - М., 2001. - 223 с.
4. Дворкін Л. С., Хабаров А. А., Євтушенко С. Ф. Методика силової підготовки школярів 13–15 років з урахуванням їхньої соматичної зрілості // Теорія та практика фізичної культури. 1999 № 3, с. 34–35.
5. Дворкін Л. С., Хабаров А. А., Лисенко В. В. Досвід базової силової підготовки школярів 12-14 років різної силової спеціалізації // Фізкультура та спорт, 2000, № 1, с. 34–38.
6. Дворкін Л. С. Юний важкоатлет. - М.: Фізкультура та спорт, 1982. - 160 с.
7. Заціорскнй В. М. Фізичні якості спортсмена. - М., Фізкультура та спорт, 1970. - 212 с.
8. Коренберг В. Б. Проблема фізичних та рухових якостей // Теорія та практика фізичної культури, 1996 № 7, с. 2-5.
9. Коц Я. М. Фізіологія м'язової діяльності. Навчальний. для ін-тів фіз. культ. М.,1982. - 415 с.
10. Марченко В. В., Дворкін Л. С., Рогозян В. Н. Аналіз силової підготовки важкоатлета в кількох макроциклах // Теорія та практика фізичної культури. 1998 № 8, с. 18–22.
11. Матвєєв Л. П. Основи спортивного тренування. - М.: Фізкультура та спорт, 1977. - 271 с.
12. Матвєєв Л. П. Теорія та методика фізичної культури. Навчальний посібник для ін-тів фіз. культури. - М.: Фізкультура і спорт, 1991. - 543 с.
13. Озолін Н. Г. Сучасна система спортивного тренування. - М., Фізкультура та спорт, 1970. - 356 с.
14. Теорія та методика фізичного виховання (за заг. ред. Л. П. Матвєєва та А. Д. Новікова). М., Фізкультура та спорт, 1976. - 423 с.
15. Філін В. П. Виховання фізичних якостей у юних спортсменів. - М.: Фізкультура та спорт, 1974. - 232 с.
16. Хетфілд Ф. К. Всебічний посібник з розвитку сили. Пров. з англ. - Владивосток: Вид. "Схід", 1996. - 390 с.

Дипломна робота "Методика виховання силових здібностей юних важкоатлетів з використанням тренажерів" (див. у Бібліотеці).

Це здатність людини долати зовнішній опір чи протистояти йому рахунок м'язових зусиль (напряжений).

Сила людини є його здатність справлятися із зовнішнім опором чи протидіяти йому завдяки м'язовим зусиллям. Якщо не розвивати фізичну силу, то й опанувати спортивну майстерність не вдасться. Адже вона більшою мірою визначає швидкість рухів, а також грає величезну роль у роботі, яка вимагає спритності та витривалості.

Сила м'яза безпосередньо залежить від скорочувальної сили її м'язових волокон, тобто від розміру фізіологічного поперечника, що проходить через усі її волокна і дорівнює площі поперечного се
чення (обчислюється в см2).

Більшість м'язів людини мають периста будова, тобто їх волокна один до одного розташовані під кутом. Існують м'язи, які мають паралельне та веретеноподібне місце розташування волокон. Так, наприклад, протяжні м'язи мають паралельний хід волокон, а двоголовий м'яз стегна навпаки – веретеноподібний.

У перистих м'язів при такій точно товщині, що й у м'язів з веретеноподібним і паралельним розташуванням волокон, більше фізіологічний діаметр, оскільки м'язових волокон у ньому вкладається більше. Як результат перистий м'яз потужніший.

Основна здатність перистого будови м'язів – формування м'язового напруги. Якщо вони програють у величині скорочення, то в силі скорочення вони виграють. М'язам з веретеноподібними м'язами та паралельними волокнами більшою мірою характерно значні трансформації довгі, що забезпечує в різних суглобах більш виражені рухи.

М'язи відрізняються також і за анатомічним поперечником, так званим поперечним перерізом, який перпендикулярно до довжини м'яза без врахування особливостей розташування в ній волокон. Тому чим анатомічний діаметр більше, тим товстіший м'яз, тим він може розвивати більшу силу. При рівних міцних умовах сила пропорційна поперечному перерізу м'яза, а висота скорочення - пропорційна довжині м'язових волокон.

Наприклад, одиночна рухова одиниця, яка складається зі 100 волокон, здатна розвивати силу в 10-20 г. Більшість скелетних м'язів має силу, яка перевищує вагу тіла. Усі людські м'язи містять близько 300 млн волокон. Тому якби вони функціонували в один бік, то здатні били б розвинути силу 25 тонн.

На швидкість скорочувального акту певний вплив має будова м'язів – перисті м'язи є найбільш «швидкими».

Швидка сила м'язів є поняттям узагальненим та відносним. Сила, яка проявляється в швидких рухах, має безліч якісних відтінків, і часом між ними досить складно провести грань. Приблизно диференціюючи, можна визначити дві основні групи рухів, які вимагають швидку силу: перша, руху, де відіграє роль переважно швидкість переміщення при подоланні порівняно невеликого опору, друга руху, при яких робочий ефект залежить від швидкості розвитку рухового зусилля при подоланні істотного опору. Абсолютна сила м'язів до виконання перших рухів немає істотної ролі, а других рухів її величина значуща у робочому ефекті.

Для першої групи розрізняють рухи, які пов'язані зі швидкістю реагування на опр еделенный сигнал ззовні чи цілому ситуацію, зі швидкістю одноразових окремих напруг і з частотою повторюваних напруг. У другій групі варто виділити рухи по різновиду напруги м'язів: що має ізометричну вибухову напругу (вони пов'язані з подоланням порівняно великого обтяження і якщо потрібно швидко розвинути максимальну силу), з балістичною вибуховою напругою (стрімке подолання опору, незначного за вагою), і з вибуховим реактивним балістичним напругою, у якому головне робоче зусилля розвивається негайно по тому, як м'язи попередньо растянутся.

Отже, прояв швидкої сили дуже різноманітний, її природа досить специфічна, вона виявляє порівняно поганий «перенесення» під час руху і щодо повільний темп розвитку.

Скелетні м'язові волокна поділяються на швидкі та повільні. Швидкість скорочення м'язів різна і залежить від їхньої функції. Наприклад, швидко скорочується литковий м'яз, а м'яз очей скорочується ще швидше.

Рис. Типи м'язових волокон

У швидких м'язових волокнахбільш розвинений саркоплазматичний ретикулум, що сприяє швидкому викиду іонів кальцію. Їх називають білими м'язовими волокнами.

Повільні м'язипобудовані з більш дрібних волокон, і їх називають червоними через їх червоне забарвлення, обумовлене високим вмістом міоглобіну.

Рис. Швидкі та повільні м'язові волокна

Таблиця. Характеристика трьох типів волокон кістякових м'язів

Сила м'язів

Силу м'язи визначають за максимальною величиною вантажу, який вона може підняти, або за максимальною силою (напруження), яку вона може розвинути в умовах ізометричного.

Одиночне м'язове волокноздатне розвинути зусилля 100–200 мг. У тілі приблизно 15-30 млн. волокон. Якби вони діяли паралельно в одному напрямку та одночасно, то могли б створити напругу 20-30 т.

Сила м'язів залежить від низки морфофункціональних, фізіологічних та фізичних факторів.

Розрахунок м'язової сили

Сила м'язівзростає зі збільшенням площі їхнього геометричного і фізіологічного поперечного перерізу. Фізіологічний поперечний переріз м'яза є сумою поперечних перерізів всіх волокон м'язи по лінії, проведеної перпендикулярно ходу м'язових волокон.

У м'язі з паралельним ходом волокон (наприклад, кравецький м'яз) площі геометричного та фізіологічного поперечних перерізів рівні. У м'язах з косим ходом волокон (міжреберні) площа фізіологічного перерізу більша за площу геометричного і це сприяє збільшенню сили м'язів. Ще більше зростають фізіологічний переріз і сила у м'язів із перистим розташуванням м'язових волокон, що спостерігається у більшості м'язів тіла.

Для того, щоб мати можливість зіставити силу м'язових волокон у м'язах з різною гістологічною будовою, використовують поняття абсолютної сили м'яза.

Абсолютна сила м'яза- максимальна сила, що розвивається м'язом, у перерахунку на 1 см 2 фізіологічного поперечного перерізу. Абсолютна сила біцепса становить 11,9 кг/см 2 , триголового м'яза плеча - 16,8, литкового 5,9, гладких м'язів - 1 кг/см 2 .

де А мс - М'язова сила (кг/см 2); Р - максимальний вантаж, який здатний підняти м'яз (кг); S – площа фізіологічного поперечного перерізу м'яза (см 2).

Сила та швидкість скороченнястомлюваність м'язи залежать від відсоткового співвідношення різних типів рухових одиниць, що входять в цей м'яз. Співвідношення різних типів рухових одиниць в одному і тому ж м'язі у різних людей неоднаково.

Розрізняють такі типи рухових одиниць:

• повільні невтомні (мають червоний колір), вони розвивають невелику силу скорочення, але можуть довго перебувати у стані тонічної напруги без ознак втоми;
• швидкі, легко стомлювані (мають білий колір), їх волокна розвивають більшу силу скорочення;
• швидкі, щодо стійкі до втоми, що розвивають відносно велику силу скорочення.

У різних людей співвідношення числа повільних і швидких рухових одиниць в одному і тому ж м'язі визначено генетично і може значно відрізнятися. Чим більший у м'язах людини відсоток повільних волокон, тим більше вона пристосована до тривалої, але невеликої за потужністю роботи. Особи з високим вмістом у м'язах швидких сильних моторних одиниць здатні розвивати велику силу, але схильні до швидкої втоми. Однак треба мати на увазі, що втома залежить і від багатьох інших факторів.

Сила м'язу збільшуєтьсяпри її помірному розтягуванні. Одним із пояснень цієї властивості м'язів є те, що при помірному розтягуванні саркомера (до 2,2 мкм) збільшується ймовірність утворення більшої кількості зв'язків між актином та міозином.

Рис. Співвідношення між силою скорочення та довжиною саркомера

Рис. Співвідношення між силою м'яза та його довжиною

Сила м'язів залежить від частоти нервових імпульсів, що посилаються до м'яза, синхронізації скорочення великої кількості моторних одиниць, переважного залучення до скорочення того чи іншого типу моторних одиниць.

Сила скорочень зростає:

• при залученні до процесу скорочення більшої кількості моторних одиниць;
• - при синхронізації скорочення моторних одиниць;
• при залученні до процесу скорочення більшої кількості білих моторних одиниць.

При необхідності розвинути невелике зусилля спочатку активуються повільні невтомні моторні одиниці, потім швидкі, стійкі до втоми. Якщо треба розвинути силу більше 20-25% від максимальної, то скорочення залучаються швидкі, легко втомлювані моторні одиниці.

При напрузі до 75% максимально можливого практично всі моторні одиниці активовані і подальший приріст сили йде за рахунок збільшення частоти імпульсів, що посилаються до м'язових волокон.

При слабких скороченнях частота посилення нервових імпульсів за аксонами мотонейронів становить 5-10 імп/с, а при великій силі скорочення може сягати 50 імп/с.

У дитячому віці приріст сили йде головним чином за рахунок збільшення товщини м'язових волокон, що пов'язано зі збільшенням кількості міофібрил. Приріст числа волокон незначний.

При тренуванні м'язів у дорослих наростання їх сили пов'язане зі збільшенням міофібрил, а підвищення їхньої витривалості обумовлено збільшенням числа мітохондрій та отриманням АТФ за рахунок аеробних процесів.

Є взаємозв'язок сили та швидкості скорочення м'яза. Швидкість скорочення м'яза тим більше, що більше її довжина (за рахунок сумації скорочувальних ефектів саркомерів). Вона зменшується зі збільшенням навантаження. Важкий вантаж можна підняти лише за повільного руху. Максимальна швидкість скорочення, яка досягається при скороченні м'язів людини, близько 8 м/с.

Потужність м'язадорівнює добутку м'язової сили на швидкість укорочення. Максимальна потужність досягається за середньої швидкості укорочення м'язів. Для м'язів руки максимальна потужність (200 Вт) досягається за швидкості скорочення 2,5 м/с.

Сила скорочення та потужність м'яза знижуються при розвитку втоми.

Яке виявляється у здатності людини долати опір, тобто протидіяти йому шляхом м'язового напруження. Розвитку м'язової сили має бути відведено значне місце у професійній та руховій підготовці людей.

Багато видів робіт як на виробництві, так і в побуті пред'являють підвищені вимоги до м'язової сили. Це пошук та видобуток корисних копалин, підземні, будівельні, бурильні, лісозаготівельні, сільськогосподарські та інші роботи.

Будь-який рух (на виробництві, у побуті та спорті) ґрунтується на м'язовій силі як на одному з видів фізичних здібностей, що визначають працездатність. Найбільшою мірою сила пов'язана з витривалістю та швидкістю.

Прояв сили м'язів залежить від стану ЦНС; відповідної діяльності кори великого мозку; фізіологічного діаметра м'язів; біохімічних процесів, що відбуваються в м'язах.

Динамічна та статична сила

М'язова сила проявляється у двох основних режимах: ізотонічному та ізометричному. В ізотонічному режимі м'язи, скорочуючись (при укороченні або подовженні), виробляють рух ( динамічна сила). У ізометричному режимі м'язи напружуються, але руху не виробляють ( статична сила).

Динамічні, статичні та змішані зусилля виконуються з різним ступенем нервово-м'язової напруги.

Види силових здібностей

Виділяють власне силові(проявляються в статич-ному режимі), швидкісно-силові(проявляються в динамічному режимі) зусилля, а також вибухову силу(Здатність виявляти велику величину сили в найменший відрізок часу). Швидко-силові зусилля поділяються на долаютьі уступаючі. Наприклад, при згинанні і розгинанні рук в упорі лежачи згинання - зусилля, що поступається, а розгинання - долає.

Абсолютна та відносна сила

Сила людей за однакового тренування залежить від маси тіла. Існують поняття абсолютної та відносної м'язової сили. Ступінь розвитку сили вимірюється за допомогою динамометрів різних конструкцій. Матеріал із сайту

• Абсолютна сила- Це максимальна сила, яку може проявити людина без урахування власної маси тіла.
• Відносна сила- Це сила, що припадає на одиницю власної маси.