Обгрунтуйте методи розвитку та контролю силових якостей спортсмена. 4 страница

Рис. 4. 3. Схематичне зображення м'яза:

М'яз (А) складається з м'язових волокон (Б), кожне з них ділиться на міофібрили (В). Міофібрила (Г) складається з товстих та тонких міофіламентів (Д). На рисунку показано один саркомер, обмежений з двох І боків лініями. І — ізотропний диск, А — анізотропний диск, Н — ділянка з меншою анізотропністю. Поперечний розріз міофіб­рили (Е) дає уяву про гексагональне роз­ташування товстих та тонких міофіла­ментів.

Просторове розташування протофібрил надає скелетним м'язам характерного вигляду смугастості, яку добре видно під світловим мікроскопом.

Тонкі мембрани (2), до яких прикріплюються тонкі протофібри­ли, поділяють міофібрили на структурні одиниці — саркомери. В саркомерах нитки актину знаходяться між нитками міозину. В ділянці перекриття їх вони з'єднуються поперечними містками. Поперечна смугастість є результатом чергування ділянок саркоме­ра, з сильним і слабким заломленням променів. У тій частині" сарко­мера, де знаходяться тільки тонкі протофібрили (диск /), заломлен­ня променів невелике. Під мікроскопом ці ділянки саркомера здають­ся світлими. В місцях перекриття товстих і тонких протофібрил (диск А) заломлення променів подвійне, вони здаються темними. Всередині диска А тонких протофібрил немає, тому там розташо­вана світла зона — Н. Міофібрили групуються в колонки по 4 ... 20 в кожній. Колонки оточені системою трубочок і міхурців, яку нази­вають саркоплазматичною сіткою (рис. 4). Трубочки, які тягнуть­ся вздовж міофібрил, утворюють так звану Т -систему. Біля 2-мембран трубочки Т-системи розширюються, утворюючи лате­ральні цистерни, в яких містяться іони кальцію. Поздовжні тру­бочки з'єднуються між собою за допомогою поперечних трубочок І-системи. Системи поздовжніх (Т-система) і поперечних (І-система) канальців забезпечують передачу збудження до м'язових во­локон і перехід від збудження до скорочення.

Рис. 4. 4. Схематичне зображення струк­тури саркоплазматичного ретикулума двох фібрил з м'яза

В обох фібрилах повністю зображено лише один саркомер; зліва — саркомер з інтактним ретикулумом, справа ретикулум частково від­ділено, для того, щоб показати міофібрили. Можна бачити, що поперечні елементи рети­кулума беруть початок у плазмалемі (//). Темні потовщення на кінцях поздовжніх пу­хирців — це кінцеві цистерни тріад, розта­шовані в цьому випадку на границі А- та І-дисків, С — саркоплазма, М — мітохондрії, О — основна речовина.

У м'язах ссавців виділяють три типи м'язових волокон — А, В і С. Волокна типу А — світлі, з малим вмістом міоглобіну, ви­сокою здатністю використовувати глікоген як джерело енергії, низьким рівнем ліпідного обміну і процесів окислення. Волокна типу С, навпаки, темні, багаті на мітохондрії, з низькою здатністю розщеплювати глікоген, високим рівнем процесів окислення і ве­ликим вмістом міоглобіну. Волокна типу В за рядом властивостей займають проміжне положення. Спектр волокна від світлих до тем­них відповідає поступовому переходу здатності їх від анаеробного (безкисневого) розщеплення вуглеводів до аеробного обміну. Функ­ціональне значення диференціації м'язових волокон полягає в їхньо­му пристосуванні до слабких і тривалих (фазичних) напружень. Бі­лі м'язові волокна мають повільний, тонічний, а темні м'язові волок­на швидкий, фазичний характер скорочення [11, 16].

Біомеханічні властивості м'язів

До біомеханічних властивостей м'язів відносять скоротність, пружність, жорсткість, міцність і релаксацію.

Скоротність– це здатність м'яза скорочуватися при збудженні. В результаті скорочення відбувається укорочення м'яза і виникає сила тяги.

Пружністьм'яза полягає в його здатності відновлювати первинну довжину після усунення деформуючої сили. Існування пружних властивостей пояснюється тим, що при розтягуванні в м'язі виникає енергія пружної деформації. При цьому м'яз можна порівняти з пружиною: чим сильніше розтягнута пружина, тим більша енергія в ній запасена.

Жорсткість– це здатність протидіяти силам, що прикладаються. Коефіцієнт жорсткості визначається як відношення приросту поновлюючої сили до приросту довжини м'яза під дією зовнішньої сили:

К_ж=DF/Dl (Н/м)

Величина, зворотна жорсткості, називається податливістюм'яза. Коефіцієнт податливості:

К_п=Dl /DF (м/Н)

– показує, наскільки подовжиться м'яз при зміні зовнішньої сили. Наприклад, податливість згинача передпліччя близька до 1 мм/Н.

Міцністьм'яза оцінюється величиною розтягуючої сили, при якій відбувається розрив м'яза. Сила, при якій відбувається розрив м'яза складає від 0.1 до 0.3 Н/мм². Межа міцності сухожилків на два порядки величини більше і складає 50 Н/мм². Проте, при дуже швидких рухах можливий розрив більш міцного сухожилка, а м'яз залишається цілим, встигнувши амортизувати.

Релаксація– властивість м'яза, що виявляється в поступовому зменшенні сили тяги при постійній довжині м'яза. Релаксація виявляється, наприклад, при стрибку вгору, якщо під час глибокого присідання спортсмен робить паузу. Чим пауза триваліше, тим сила відштовхування і висота виплигування менше.

4.4. Фізіологічна характеристика рухових одиниць м'язів

Головним структурно-функціональним елементом нервово-м'язового апарата є рухова одиниця (РО), її утворюють: 1) тіло мотонейрона, яке знаходиться в пе­редньому розі спинного мозку, або в руховому ядрі го­ловного мозку; 2) аксон цього нейрона (один довгий відросток); 3) кінцеві розгалуження аксона; 4) нервово-м'язові синапси; 5) м'язові волокна, з якими з'єднується аксон. Усі РО організму складають нервово-м'язовий апарат. М'язове волокно є структурною оди­ницею м'яза, а РО - структурно-функціональною оди­ницею нервово-м'язового апарата. Нервово-м'язовий апарат не слід ототожнювати з опорно-руховим апара­том людини, до складу якого окрім рухових одиниць, входять кістки скелету, суглоби і зв'язки.

Рухові одиниці відрізняються між собою розмі­рами тіл мотонейронів, товщиною аксонів, а також числом і типом м'язових волокон. У зв'язку з цим виділяють великі і малі РО. Кількість м'язових воло­кон у них коливається від декількох десятків одиниць (м'язи ока) до декількох тисяч (литковий м'яз). Малі РО переважно входять до складу м'язів, які за­безпечують швидкі і точні рухи (м'язи очного яблука, пальців кисті, дрібні м'язи обличчя ). В інших м'язах малі РО забезпечують повільні рухи. Великі РО, як правило, входять до складу м'язів тулуба і кінцівок, які здійснюють як швидкі, так і повільні рухи. Великі РО є переважно високопороговими Їх активація можлива лише при виконанні фі­зичних вправ із значним напруженням м'язів. В ціло­му ж в кожному м'язі є різні за розміром РО, що зу­мовлює можливість розвитку ними різної величини напруження.

Функціонально РО поділяють на повільні (тип І) і швидкі -(тип II). Всі м'язові волокна, які входять до складу діючої РО, за своїми властивостями ідентичні. Кількісне співвідношення м'язових волокон цих двох типів РО має генетичне походження і змінюється в онтогенезі за спадковою програмою. У дітей дош­кільного і молодшого шкільного віку основна маса скелетних м'язів складається з волокон типу І. В пе­ріод статевого дозрівання під впливом статевих гор­монів, особливо тестостерону, в скелетних м'язах настають значні зміни в розвитку м'язових волокон. Починають швидко збільшуватись у поперечному розрізі і в кількості волокна типу II. Абсолютна кіль­кість волокон типу і при цьому залишається незмін­ною (Д.А.Фарбер та ін., 1990).

Таблиця.4.1.

Структурна і функціональна характеристика різних типів м 'язових волокон

Сила, швидкість скорочень і витривалість пові­льних і швидких м'язових волокон різні, що зумовле­но їх морфологічними і біохімічними особливостями. Повільні м'язові волокна («червоні» м'язи) мають багато капілярів, міоглобіну і мітохондрій. Вони повільно стомлюються, забезпечуючи довго­тривалі м'язові скорочення порівняно невеликої сили (стаєрський і марафонський біг, лижні гонки, велоси­педний спорт тощо). Чим більше генетично обумов­лених повільних волокон, тим вищий спадковий по­казник максимального споживання кисню. Робоча гіпертрофія повільних волокон лежить в основі роз­витку витривалості.

Швидкі м'язові волокна (тип II) називаються гліколітичними, це — «білі» м'язи. На відміну від повільних, окислювальних волокон, вони працюють в безкисневому (анаеробному) режимі. Розвиваючи велику силу статич­них і динамічних скорочень швидкі м'язові волокна зумовлюють «вибухову» силу і високу швидкість рухів (спринтерський біг, стрибки, підняття штанги).

У процесі спортивних тренувань на витривалість можна досягнути перетворення частини швидких чис­то гліколітичних анаеробних білих волокон (тип II) у другу частину швидких волокон - у волокна окислювально-гліколічні цього ж типу (ІІА), які можуть ско­рочуватись сильно, інтенсивно, протягом тривалого часу в аеробних і анаеробних умовах, повільно стом­люючись (табл.4.2). Такі перетворення можливі тільки в межах II типу м'язових волокон. Таким чином, поруч з поділом волокна на І і II типи вчені стали розрізняти м'язові волокна двох видів типу II: підтип - II А і під­тип II Б. Волокна підтипу IIА за своїми властивостями наближаються до повільних волокон типу І.Вони окисно-гліколітичні, тобто мають можливість працювати як волокна типу І (повільні), і як волокна типу II Б (швидкі). Волокна підтипу II А здатні функціонувати не тільки в анаеробних, а й в аеробних умовах, присто­совуючись до виконання довготривалих фізичних вправ великої сили і великої швидкості.

Дослідженнями вчених встановлено, що спринтери відрізняють­ся від стайєрів кількістю швидких (білих) м'язо­вих волокон. У сприн­терів - 80-85% швидких і 20-15% повільних (червоних) волокон, а у стайєрів 80-90% пові­льних і 10-15% швид­ких волокон. Отже, на короткі дистанції (швидкісно - силова робота) доцільно спеціалізувати осіб, у м'язах яких міститься не більше 30% м'язових волокон типу І, а на довгі дистанції (робота на витривалість) - спорт­сменів, м'язи яких містять 60% м'язових волокон цього типу. Доведено, що спортсмени, в м'язах яких перева­жають повільні м'язові волокна, не можуть досягнути значних результатів у спринті, тому що кількісне спів­відношення волокон типу 1 і волокон типу II не зміню­ється в процесі фізичних тренувань. Цей факт необхідно враховувати в практиці фізичного виховання, зокрема при вирішенні питань спортивної орієнтації школярів.

Електроміограма (ЕМГ). Скорочення м'язового волокна супро­воджується появою потенціалу дії. При активації багатьох рухо­вих одиниць з поверхні м'яза реєструють сумарну біоелектричну активність рухових одиниць. Сум'арна електрична актив­ність рефлекторного скорочення при слабкому напруженні скла­дається із нерегулярних коливань потенціалу малої амплітуди. Із збільшенням сили скорочення коливання стають ритмічними, амплітуда їх збільшується. Основна частота електроміограми ко­ливається в межах 20 ... 50 імпульсів за 1 секунду, на яку накладаються нерегулярні хвилі. Між сумарною амплітудою елект­роміограми (інтегрована ЕМГ) і силою скорочення м'яза в межах від слабких до субмаксимальних напружень існує лінійна залеж­ність [11, 16].

4.5. Форми і типи м'язових скорочень

В залежності від характеру зміни довжини м'яза, що скорочується, розрізняють динамічну, статичну і ауксотонічну форми м'язового скорочення.

Динаміч­нимназивається скорочення м'яза, яке викликає зміну його довжини. Таке скорочення лежить в основі дина­мічної роботи. Динамічні скорочення бувають двох типів: концентричні і ексцентричні.

Коли зовнішнє навантаження менше, ніж напруження м'яза, що ско­рочується, м'яз, скорочуючись, вкорочується, ви­кликаючи рух, це концентричний тип скорочення. Якщо ж скорочення м'яза здійснюється при сталому напруженні, то його називають ізотонічним (ізос - рівний, тонус - напруження). Якщо зовнішнє наванта­ження більше, ніж напруження м'яза під час скоро­чення говорять про ексцентричний або міо-метричний тип скорочення. Такий м'яз розтягується в час скорочення. В природних умовах даний тип ско­рочення може спостерігатися при роботі м'язів в усту­паючому режимі (опускання вантажу, робота м'язів-розгиначів у час скорочення м'язів-згиначів). Динамі­чні вправи, які лежать в основі динамічної роботи, ма­ють фізичне вираження (кгм, Вт, Дж, ккал), для них може бути визначений коефіцієнт корисної дії.

Скорочення м'язів, при яких вони розвивають напруження, але не змінюють своєї довжини, нази­вають статичними.

Такі скорочення забезпечують підтримання тіла в просторі, вони направлені на про­тидію земному тяжінню і сприяють збереженню від­повідної пози тіла. Підтримання природної пози спортсмена здійснюється енергоекономічними, мало-втомлюваними тонічними напруженнями м'язів. Більшість же статичних вправ (положень, поз), які зу­стрічаються у спортивній практиці, пов'язані з тета­нічними напруженнями м'язів

Скорочення, при яких змінюється довжина і на­пруження м'язів, називають ауксотонічним.

Така форма скорочень м'язів зустрічається найчастіше, адже в реальних умовах діяльності людини чисто ізометричні і чисто ізотонічні скорочення практично не зустрічаються. Узагальнена характеристика форм і типів м'язових скорочень подана в табл. 4.2.

У відповідності з типом скорочення м'язів, які забезпечують виконання даної вправи, усі фізичні вправи поділяються на статичні та динамічні. Відпо­відно і будь-яка фізична робота в крайніх значеннях може бути динамічною і статичною. Частіше статич­на робота є тимчасовим елементом в одному з циклів динамічної роботи.

Таблиця 4.2..

Характеристика форм і типів м 'язових скорочень

При динамічному скороченні виконується зо­внішня робота: при концентричному скороченні - позитивна, при ексцентричному - негативна. Співвідношення вираженості динамічних і ста­тичних скорочень у виконан­ні даної вправи дозволяє умовно поділити їх на дола­ючі (підняття вантажу), під­тримуючі (утримання ванта­жу) та уступаючі (опускання вантажу). Долаючі вправи характеризуються концент­ричним (ізотонічним) скоро­ченням м'язів внаслідок їх вкорочення. Уступаючі ско­рочення - ексцентричні. В них зовнішня сила, яка діє на м'язи, більша за силу, яку розвиває працюючий м'яз. З долаючими та уступаючими вправами пов'язана уява про позитивну та негативну ро­боту.

4.6. Режими скорочення м'язових волокон

В залежності від частоти імпульсації мотонейрона м'я­зові волокна рухової одиниці (РО) можуть працювати в двох режимах - в режимі поодинокого скорочення і в режимі тетанічного ско­рочення.

Режим поодиноких скорочень виникає тоді, коли інтервал між суміжними імпульсами мотонейрона дорівнює, або дещо більшій тривалості поодинокого скорочення іннервованих ним м'язових волокон.

В кривій поодинокого ізометричного скорочення м'яза виділяють три фази: латентний (прихований) період збудження, фаза підйому напруження і фаза розслаблення. При ізотонічному скороченні ці фази позначаються дещо інакше: латентний період збу­дження, фаза вкорочення, фаза видовження.

Тонічне напруження м'язів. Здатність скелетної мускулатури тривало, стійко підтримувати скорочен­ня (напруження) називається тонусом, або тонічним напруженням.

Тонус м'язів має рефлекторне походження. Його виникнення і підтримання зумовлене наявністю в м'язах тонічно напружених рухових одиниць, які по­стійно контролюються нервовими центрами. В свою чергу, тонус нервових центрів підтримується по зво­ротних зв'язках аферентними імпульсами, що йдуть від пропріорецепторів. М'язовий тонус є основою підтримання необхідної пози тіла в умовах постійної дії сил земного тяжіння.

При руховій дія­льності звичайно до м'язових волокон надходить се­рія наступних нервових імпульсів, які викликають тривале тетанічне скорочення м'язів - тетанус. Тета­нічні скорочення властиві тільки скелетним м'язам і не характерні для гладеньких м'язів внутрішніх орга­нів та поперечносмугастих м'язів серця, що поясню­ється тривалим рефрактивним періодом. Тетанічні скорочення, в порівнянні з поодинокими, більш три­валі та сильні.

Тетанус викликається сумацією поодиноких м'язових скорочень, коли повторний нервовий ім­пульс надходить до м'яза раніше, ніж повністю заве­ршиться його поодиноке скорочення. За та­ких умов відбувається накладання однієї хвилі по­одиноких скорочень на другу (явище суперпозиції). Якщо ж кожний наступний імпульс надходить до м'яза в той момент, коли він починає розслаблюва­тись, то виникає зубчастий неповний тетанус, як­що ж повторний імпульс приходить в період його скорочення - виникає суцільний (повний) або гладе­нький тетанус. Суцільний тетанус дає більш сильне скорочення, ніж зубчастий тетанус. Частота імпуль­сів, яка необхідна для виникнення тетанусу, обернено пропорційна швидкості поодиноких скорочень. Для виникнення суцільного тетанусу в повільних РО до­статня частота імпульсів 25 за 1 с, а для швидких РО-50 імпульсів за 1 с і більше (Рис 4.5.)

Рис. 4.5. Формування тетануса в залежності від частоти подразнення

Контрактура. Поряд з тетанічним скорочення м'язів зустрічається ще одна різновидність тривалого скорочення м'язів - контрактура.

Контрактура - це локальне і сильне довготривале скорочення м'язових волокон. Воно характеризується стійким напруженням (стягуванням) м'яза з сильно сповільненим розслабленням.

Контрактура буває природженою (природжені різкі обмеження рухомості внаслідок недорозвинутості м'язів і суглобів) і набутою. Набуті контрактури виникають при порушеннях функцій нервової системи, а також в умовах дії надмірного за силою больового, або температурного подразника. Професійні контрактури зумовлені тривалою активністю тих груп м'язів, які інтенсивно використовуються в даній професії. Контрактура при стомленні характеризується збільшенням тривалості періоду скорочення та розслаблення м'язів. У даному випадку вона зумовлена змінами обміну речовин у м'язах.

4.7. Характеристичні криві м'язів

Крива довжини — напруження. М'язи мають певні механічні властивості, які впливають на скоро­ченнях їх. Схематично м'яз можна уявити у вигляді системи, яка складається із скоротливих і еластичних пружних еле­ментів (рис. 4.6.). Розрізняють два пружних компоненти. Один з них розта­шований послідовно із скоротливим елементом, другий — пара­лельно. Послідовний пружний компонент утворений сухожилками і поперечними місточками між нитками актину і міозину. Він ві­діграє певну роль у забезпеченні плавності рухів. Паралельний пружний компонент складається із прошарку сполучної тканини, що оточує м'яз, і знаходиться всередині його. При розтягненні еластичних елементів м'яза зростає його напруження.

Рис. 4.6. Схеми, що пояснюють механіку ізометричного та ізотонічного скоро­чення

Зверху: А — механічна модель м'язового волокна, що включає скоротливий компонент (СК) та пасивні пружні компоненти — послідовний пружний компонент (ПОПК) та пара­лельний пружний компонент (ППК); Б — схематичне зображення моделі ізометричного скорочення (F — загальна довжина м'яза, F’ — напруження спокою, F’’ — напруження при скороченні); В — графік зміни напруження під час ізометричного скорочення. Знизу: А — схематичне зображення моделі ізотонічного скорочення м'яза; Б — графік зміни напруги; В — довжина м'яза при ізотонічному скороченні. Видно, що спочатку при ізотонічному ско­роченні збільшується «внутрішня напруга», коли воно досягає максимального значення, починається вкорочення м'яза. Під час вкорочення напруга (F) залишається незмінною і дорівнює зовнішньому навантаженню (Р).

Напруження, яке розвиває м'яз при подразненні, залежить від його довжини. Аналізуючи графік кривої «довжина — напруження», можна виділити на ньому п'ять критичних точок. При надмірному розтягненні волокна довжина саркомера збільшується до 3,6 мкм, актинові і міозинові нитки втрачають по­перечні зв'язки, і тому напруження не розвивається, воно дорівнює нулю. У міру скорочення саркомера нитки актину зчеплюються з міозином — напруження збільшується і при довжині саркомера 2,25 мкм, що дорівнює 1,2 його довжини в розслабленому стані, площа зщеплення між міозином і актином найбільша. Тому і на­пруження волокна при цій довжині саркомера найбільше. При вкороченні саркомера до 20 мкм (розслаблений стан волокна) ве­личина напруження суттєво не змінюється. Далі вкорочення саркомера зменшує площу ниток актину і міозину, а, як наслідок, і ступінь напруження волокна. При довжині саркомера 1,25 мкм міозинові нитки впираються в мебрану і згинаються, волокно втра­чає здатність розвивати напруження.

Крива «сили — швидкості». Швидкість скорочення є функцією навантаження: чим більше навантаження, тим менша швидкість скорочення. У граничних випадках при відсутності навантаження швидкість скорочення максимальна, а при максимальному ізомет­ричному напруженні вона дорівнює нулю. Графічно крива «сили — швидкості» має вигляд експоненти (рис. 8) і може бути опи­сана рівнянням А. Хілла:

U = b (Р₀—Р) • (Р+а),

де U — швид­кість скорочення,

Р — сила (навантаження),

Р₀ — максимальне ізометричне напруження, яке може розвинути м'яз,

b — константа швидкості,

а — константа сили.

Константи а і b визначаються на основі експериментальних даних. Експоненціальна залежність між силою напруження м'яза і швидкістю його скорочення зумовлена неодночасною активацією швидких і повільних рухових одиниць. При невеликій силі напруження активуються швидкі рухові оди­ниці з великою швидкістю скорочення. При збільшенні наванта­ження на м'яз необхідна величина сили напруження досягається за рахунок включення повільних рухових одиниць. Це зумовлює різке зменшення швидкості скорочення м'яза [15, 4].

Рис. 4.7. Крива „сили - швидкості” мязового скорочення

4.8. Сила і робота м'язів

При збудженні м'язові волокна скоро­чуються і в них розвивається напруження. Величина максималь­ного напруження під час збудження характеризує силу м'яза. Сила м'яза залежить від ряду факторів:

1) сили скорочення окремих його волокон;

2) кількості волокон у м'язі;

3) початкової довжини м'яза;

4) характеру нервових впливів на м'яз.

Результуюча сило­ва дія м'язів на скелет зумовлюється процесами виникнення і ре­гулювання сил тяги в самому м'язі, а також особливостями розташування м'язів на опорному апараті, геометричним прикріп­ленням їхніх сухожилків до кісток.

Встановлено, що одне м'язове волокно може розвинути напру­ження в 100... 200 мг. Товсті волокна розвивають більше напру­ження, ніж тонкі. Для порівняння сили м'язів визначають абсо­лютну їх силу. Абсолютна сила вимірюється в ньютонах на 1 см2 фізіологічного поперечника м'яза. Фізіологічний поперечник — це площа поперечного розрізу всіх волокон м'яза, проведеного пер­пендикулярно їх розташуванню. У перистих м'язах фізіологічний поперечник значно більший від анатомічного (площі м'яза за його найбільшим діаметром), тому вони сильніші, ніж м'язи з пара­лельним розміщенням волокон. Абсолютна сила м'язів людини характеризується такими величинами (в кілограмах на 1 см2): литковий м'яз — 5,9; згиначі плеча — 8,63; жувальні мязи—10,0; двоголовий м'яз плеча — 11,4; триголовий м'яз пле­ча — 16,8.

Регуляція напруження м'язів здійснюється в основному двома факторами: зміною числа активованих рухових одиниць і частотою нервових імпульсів. Чим більша кількість рухових одиниць збу­дження, тим більше напруження розвиває м'яз. Підвищення час­тоти імпульсів від мотонейронів також збільшує силу скорочення м'язів.

Робота м'язів. Під час скоро­чення м'язи виконують певну ро­боту. Розрізняють внутрішню ро­боту, пов'язану з витратами енергії на процеси, які забезпе­чують саме скорочення м'яза (розтягування еластичних елемен­тів, проведення збудження, ре-синтез АТФ), і зовнішню роботу, під час якої енергія скорочення м'яза перетворюється на потенціальну або кінетичну енергію. Зовнішню роботу називають ще механічною роботою. Ве­личина її (А) в найбільш простих випад­ках визначається добутком величини си­ли (F) на відстань її дії (s), тобто

А = FS

Наприклад, якщо важкоатлет при­кладає силу у 150 Н для підняття штан­ги на відстань у 2 м, то його м'язи виконують роботу, що дорівнює 2940 Нм¹.

Але дле це наближена цифра, оскільки не враховується робота, яка виконується при розгинанні тулуба, піднятті рук, підтриманні певної пози тіла. Визначити цю додаткову роботу досить важко. Величина механічної роботи, що виконується м'язом, залежить від навантаження м'яза. Ця залежність може бути продемонстро­вана графіком, зображеним на рис. 4.8., з якого видно, що макси­мальна робота досягається при середніх величинах наванта­ження [4, 5].

.

Рис. 4.8. Залежність механічної ефективності мязової роботи від сили скорочення при ізометричному режимі

Встановлено, що величина зовнішньої роботи залежить від швидкості скорочення м'язів і максимальною вона є при середній швидкості скорочення. Ці залежності між величиною роботи м'я­за і навантаженням та швидкістю його скорочення у відповідності носять назву закону середніх навантажень і швидкостей.

Більш точним і важливим показником ефективності роботи м'я­зів є коефіцієнт корисної дії (ККД), який є відношенням викона­ної механічної роботи (А) до загальних енергетичних витрат (Q). Загальні енергетичні витрати складаються із витрат на механічну роботу і на утворення тепла (H), тобто Q=А + Н, звідки

ККД = А / Q

Як показують дослідження, ККД м'язів людини може досяга­ти 25 ... 30%, тобто тільки 30% всієї енергії скорочення витрача­ється на механічну роботу, а 70% розсіюється у вигляді тепла. ККД також залежить від величини навантаження і швидкості скорочення. ККД максимальний при навантаженнях, що дорівню­ють половині від максимальної сили м'язів і при швидкості скоро­чення 0,35 від максимальної.

Закони середніх навантажень і середніх швидкостей визнача­ють продуктивність роботи рухового апарату і мають важливе значення для трудової і спортивної практики. У процесі тренуван­ня і росту дітей збільшуються функціональні можливості рухово­го апарату, збільшуються і абсолютні значення середніх навантажень і швидкостей. Тому величину середніх навантажень і швид­костей визначають експериментально в кожному окремому випадку (для дітей різного віку, для різних м'язів і різних рухів).