Силовые качества

КАЧЕСТВ.

БИОМЕХАНИКА СИЛОВЫХ, СКОРОСТНЫХ И СКОТРОСТНО- СИЛОВЫХ

Рис. 2

Зависимость «сила — время» (параметрические и непараметрические).

По абсциссе — предельное время t и ^к число подъемов штанги. По ординате —- максимальная сила в жиме лежа Fmm)- По аппликате (вертикальной оси) — вес поднимаемой штанги (средняя сила, которую проявляют испытуемые при подъеме штанги, естественно, равна этому весу 0

Горизонтальные плоскости соответствуют непараметрическим связям «сила — время» (в частности, плоскость, соответствующая аппликате 50 кг, это рис. 42, б). Кривые линии, пересекающие горизонталь­ные плоскости, соответствуют параметрическим зависимостям двух испытуемых (для наглядности прове­дены семейства кривых)

Способность преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему посредством мышечных усилий называется силовыми качествами.

. Силовые способности проявляются в двигательной деятельности человека На проявление силовых способностей оказывают влияние ряд факторов, наиболее значимыми из которых являются следующие: 1) собственно мышечные; 2) центрально- нервные; личностно- психические; 4) биомеханические 5) биохимические; 6) физиологические; 7) различные условия внешней среды. в которых осуществляется двигательная деятельность

К биомеханическим факторам относятся расположение тела и его частей в пространстве, прочность звеньев опорно-двигательного аппарата, величина перемещаемых масс, инерционные характеристики звеньев тела и др.

Различают силовые способности и их соединение с другими физическими способностями. (скоростно-силовые,силовая ловкость, силовая выносливость (табл.. 2)

А) Классификацию силовых способностей можно осуществить, используя в качестве физиологического обоснования кривую Хилла (рис 3)

Рис. 3.. Взаимосвязь силы, развиваемой мышцей при сокращении, со скоростью сокращения мышцы.(кривая Хилла)

В области кривой, где скорость сокращения стремится к нулю, наблюдается максимальное проявление силы. Это изометрический режим, именно он соответствует проявлению «чистых» силовых качеств. В спорте это называется «статической силой»

В том месте.где на кривой Хилла скорость стремится к максимуму. Сила стремится к нулю. В этом случае проявляется «чистые» скоростные качества мышц человека. Во всех других точках находят отражение скоростно- силовые качества («динамическая сила»).

Б) Режимы сокращения мышц. Большинство движений в суставах- вращательные движения. С учетом этого режим сокращения мышц определяется соотношением внешнего момента сил к моменту сил, создаваемому мышцами. Когда вращающий момент мышцы меньше вращающего момента нагрузки, длина мышцы увеличивается – это эксцентрический (уступающий) режим. В этом случае вращающий момент, создаваемый внешними силами,больше,чем при изометрическом и концентрическом сокращениях. В условиях,когда момент внешних сил меньше момента сил, создаваемому мышцей, мышца сокращается концентрически (преодолевающий режим). Следовательно, если отношение момента внутренних сил к моменту внешних сил равно единице, режим сокращения будет изометрическим, если больше единицы- концентрическим, если меньше единицы -эксцентрическим. Поэтому изменение длины мышцы происходит лишь в том случае,когда отношение моментов сил- внутренних к внешним,не равно единице.

В) Генерация силы мышцей - объясняется теорией скользящих нитей Сила тяги мышцы в активном состоянии определяется числом мостиков, образуемых между актиновыми и миозиновыми нитями. В состав мышц входит большое количество соединительно- тканных образований(эндомизий,перепемизий,сухожилия) и цитоскелетных компонентов. (титин, небулин идр.) При растяжении эти структуры генерируют пассивную силу упругости, которая слагается с активной составляющей.,вызванной образованием мостиков. Поэтому при малых степенях деформации мышцы сила ее тяги обусловлена активными компонентами, тогда как при большой длине- в значительной степени пассивными компонентами.

Г) Регуляция силы мышечных сокращений. Управление движением и сохранение определенного положения тела и его звеньев связано с процессом сокращения мышц.

Помимо выбора нужных мышц и момента их включения ЦНС должна регулировать степень их напряжения.(укорочения.). для решения последней задачи ЦНС использует три механизма.: 1)регуляцию числа активных двигательных единиц (мотонейронов) данной мышцы; 2) выбор режима их работы; 3)определение характера временной связи активности двигательных единиц.

1) Любое движение всегда выполняется в результате активации двигательных единиц в определенной последовательности Этот процесс называется упорядоченным рекрутированием.

Напомним,что двигательный нерв (мотонейрон) имеет разветвленные аксоны и может иннервировать несколько мышечных волокон, которые вместе представляют функциональную единицу мышцы, называемую нейромоторной, или двигательной единицей (ДЕ) (рис. 2.) Такая единица работает как единое целое,т.е. сокращаются все входящие в нее мышечные волокна. Активная ДЕ - это такая единица, мотонейроны которой посылают импульсы, а мышечные волокна отвечают на них сокращениями.

Число активных ДЕ определяется интенсивностью возбуждающих влияний, которым подвергаются мотонейроны данной мышцы со стороны нейронов более высоких моторных уровней (моторной коры, подкорковых моторных уровней),промежуточных нейронов спинного мозга и рецепторов. Количество мышечных волокон одно ДЕ зависит от функционального назначения мышцы и колеблется от нескольких единиц до нескольких тысяч. В мышцах глазного яблока их насчитывается 9-13, в икроножной- несколько тысяч Мышечные волокна одной ДЕ расположены на определенном расстоянии друг от друга, между ними находятся волокна других ДЕ. Диаметр территории отдельной ДЕ в среднем составляет 5-10 мм. На территории находятся и взаимно перекрываются волокна других ДЕ.

ДЕ дифференцируются по физиологическим и биохимическим характеристикам нейронов и мышечных волокон. Объективным критерием деятельности ДЕ является время сокращения. У человека оно колеблется от 20 до 120мс. К основным типам волокон относятся медленносокращающиеся (МС), или красные и б ыстросокращающиеся (БС), или белые (табл.1)

Как следует из табл 1.,отдельные типы волокон отличаются также механизмами энергообразования. В МС волокнах преобладают аэробные механизмы энергообразоания,которые обеспечивают выполнение длительной работы на выносливость.Мотонейрон, иннервирующий МС- волокна, имеет небольшое тело клетки и управляет относительно небольшим числом мышечных волокон (10-180), характеризуется легкой возбудимостью. БС –волокна приспособлены к скоростной интенсивной работе небольшой

Таблица 1. Метаболические, морфологические и функциональные характеристики мышечных волокон.

продолжительности Ресинтез АТФ в них протекает по анаэробному механизму. Характеризуются высоким порогом возбуждения. Мотонероны имеют большое тело и иннервируют от 300 до 800 мышечных единиц. Увеличение силы, развиваемой мышцей, - это

Рис. 4

Схема двигательной единицы мышцы

процесс активации дополнительных ДЕ. Так как любая мышца иннервируется мотонеронами разных размеров, то реакция их на возбуждающие влияния оказывается различной. Чем меньше размер тела нейрона. тем ниже порог возбуждения. Поэтому при относительно слабых возбуждающих влияниях потенциалы действия возникают лишь у наименьших мотонеронов данной мышцы Следовательно, слабые напряжения мышцы обеспечиваются в

основном активностью низкопороговых малых ДЕ- красными,медленносокращающимися

Большие напряжения мышцы требуют большей интенсивности возбуждающих влияний на ее мотонейроны: помимо малых ДЕ активными становятся все бо льшие по размеру ДЕ. Связь размеров мотонейронов с порядком их рекрутитрования известна как правило размера Хенемана. Следовательно, последовательность включения всего спектра ДЕ осуществляется в следующем порядке: МС -БС - –БС. С уменьшением силы мышцы ДЕ последовательно дезактивируются в обратном порядке – последняя рекрутированная единица дерекрутируется первой. Поэтому степень использования больших ДЕ меньше по сравнению с малыми и они хуже тренируются.

2), Режим активности ДЕ

Чем выше частота импульсации мотонейрона, тем большее напряжение развивает ДЕ, тем значительнее ее вклад в общее напряжение..Увеличение напряжения мышцы возникает благодаря

Таблица 2. Классификация силовых способностей и их соединений

.

усилению возбуждающих влияний на ее мотонейроны Это усиление приводит не только к включению новых, более высокопороговых мотонейронов. но и к повышению частоты импульсации в первую очередь у относительно низко пороговых мотонейронов. Следовательно, в то время.когда МС- волокна работают в режиме гладкого режиме тетануса, мышечные волокна БС- типа фукционируют в режиме зубчатого тетануса, либо одиночных сокращений.

Таким образом, ДЕ способны изменять частоту импульсации, от которой зависит сила и скорость сокращения мышечных волокон. Минимальная частота импульсации ДЕ (8-12 Гц.) сопровождается слабым мышечным напряжением мышцы, максимальная (140)- Гц.) – оптимальным проявлением мышечной силы. Максимальная частота может быстро снижаться, вызывая падение мышечного напряжения. Средний диапазон, в котором ДЕ модулируют стабильную частоту импульсации, составляет 8- 30 Гц. Кроме того. развитее максимальной силы малыми проксимальными мышцами определяется преимущественно частотой импульсации;. большими дистальными мышцами – частотой и рекрутированием новых ДЕ.

Следует учитывать,что правило размера соблюдается не при всех условиях В частности, при быстрых сокращениях с максимальным ускорением, при внезапных коррекциях движения в первую очередь включаются двигательные единицы БС - типа. Выбор двигательных единиц в этих условиях осуществляется центральной моторной программой за счет их селективной активации посредством изменения порогов возбудимости.

3.) Связь во времени активности двигательных единиц.

Напряжение мышцы зависит также оттого.как связаны во времени импульсы, посылаемые различными мотонейронами данной мышцы. Если ДЕ работает в режиме одиночных сокращений,но асинхронно (разной частотой), то общее напряжение всей мышцы колеблется незначительно. При утомлении ДЕ начинают возбуждаться одновременно. Движение теряет плавность,точность.возникает тремор (колебания с частотой около 6 колебаний в секунду). Если ДЕ работают в режиме полного или частичного тетануса, то характер временной связи их активности почти не влияет на величину максимального напряжения.

Градиент силы зависит как от числа активных ДЕ,так и от начальныой частоты и степени синхронности импульсов мотонеронов данной мышцы.