Методы исследования физической работоспособности

Реферат

По физической культуре

Студента 3-ого курса СПб ГБПОУ «Медицинский колледж №3»

Группы Л-35

Бурдо

Сергея

Александровича

 

«Простейшие методики оценки работоспособности, усталости, утомления»

Г. Санкт-Петербург

Г.

Введение

Физическая работоспособность является важным показателем тренированности спортсмена и показателем эффективности тренировок.
В настоящее время проведено достаточно много исследований по изучению природы утомления, процессов, происходящих при утомлении, влиянию утомления на физическое состояние человека и его физическую форму.
В этой работе я постараюсь раскрыть физиологию и механизмы утомления, понятие работоспособности, влияния утомления на физическую работоспособность и методы исследования этих функций.

 

 

Глава 1

Работоспособность и утомление

Работоспособность – это способность человека выполнять работу с наименьшими физиологическими затратами и с максимальным результатом.
Общая физическая работоспособность – уровень развития всех систем организма.
Специальная физическая работоспособность -уровень развития физических качеств, влияющих на достижения результата в определенном виде деятельности.
Утомление – временное снижение работоспособности, сопровождающееся субъективным ощущением усталости.
Утомление является защитной реакцией организма, защищающей организм от переутомления и истощения.
Причины мышечного утомления:
1. Недостаток кислорода
2. Накопление продуктов обмена
3. Истощение энергетических ресурсов.
Мышечное утомление – состояние сниженной физической работоспособности. Может возникать не только при чрезмерной нагрузке, но и при неблагоприятных условиях внешней среды.
Утомление является нормальным физиологическим процессом.
Классификация утомления (по В.Н. Волкову):
Выделяют 5 стадий:
1. Легкое утомление - возникает после незначительной физической работы.
2. Острое утомление -развивается при предельной однократной мышечной нагрузке.
Признаки:

2.1 Слабость
2.2 Резкое снижение работоспособности и силы
2.3 Атипичные реакции ССС.
3. Перенапряжение - острое состояние, возникающее при однократной предельной тренировочной или соревновательной нагрузке. Общая слабость, вялость, головокружение, нарушение координации, нарушения сердечного ритма. Длится от нескольких дней, до нескольких недель.
4. Перетренированность -состояние, развивающееся у спортсменов при неправильном построении тренировок (хроническая физическая перегрузка, однообразие средств и методов тренировки, нарушение принципа постепенности увеличения нагрузок, недостаточный отдых, частые соревнования, в особенности на фоне вялотекущих заболеваний).
5. Переутомление -патологическое состояние организма. Часто проявляется в виде невроза. Апатия, нарушение сна, боли в сердце, расстройства ЖКТ, тремор.

Этапы в физической работе или спортивной нагрузке
1. Предстартовые состояния
Являются как физиологическими, так и психологическими процессами.
Формы проявления и физиологические механизмы предстартовых состояний:
1.1 Неспецифические
1.1.1 Боевая готовность

Психологический настрой и готовность к работе. Повышение возбудимости нервных центров и мышечных волокон, адекватная величина поступления глюкозы в кровь из печени, благоприятное превышение концентрации норадреналина над адреналином, оптимальное увеличение ЧДД и ЧСС, укорочение времени двигательных реакций.
1.1.2 Предстартовая лихорадка
Чрезвычайное возбуждение ЦНС, нарушение тонкой межмышечной координации, излишние энергозатраты и преждевременный расход углеводов, избыточные кардиореспираторные реакции. Повышенная нервозность, фальстарты.
1.1.3. Предстартовая апатия
Недостаточная возбудимость ЦНС, увеличение времени двигательной реакции, подавленность, неуверенность в своих силах.
2. Специфические
Выраженность процессов зависит от вида предстоящей работы.
Выраженность увеличивается при уменьшении дистанции или перед соревнованиями.

 

Регуляция предстартовых состояний
Чрезмерные предстартовые реакции снижаются по мере привыкания к соревновательным нагрузкам.
Формы проявления предстартовых состояний зависят от типа темперамента спортсмена:
1. Сангвиники и флегматики – боевая готовность

2. Холерики – предстартовая лихорадка
3. Меланхолики – склонны к апатии
Нормализации предстартовых состояний способствуют переключение деятельности, беседа, массаж. В большей степени на нормализацию состояния влияет разминка.

Методы регуляции предстартовых состояний.
1. Разминка
1. Общая
Повышение общего функционального состояния организма, возбуждение ЦНС, разогрев мышц, ускорение обмена веществ. Не должна вызывать утомления.
2. Специальная
Активация мышц, участвующих в специальной активности.
Оптимальная длительность разминки – 10 – 30 минут. Интервал до начала работы не более 15 минут.
2. Врабатывание
Период от начала работы, до появления устойчивого состояния.
Выделяют 2 основных процесса:
2.1. Переход на рабочий уровень
2.2. Сонастройка различных функций
Врабатывание функций отличается асинхронностью.
Сначала настраиваются двигательные функции, а затем под них подстраиваются вегетативные.
Более быстрое врабатывание происходит у молодых спортсменов на пике формы.
Иногда после врабатывания наступает период «мертвой точки» - возникает у недостаточно тренированных спортсменов в результате дискоординации вегетативных и двигательных функций. Кислородная недостаточность, субъективно – тяжелое состояние, прирост лактата в крови, pH снижается до 7,2 и ниже (алкалоз), одышка, нарушения ритма (аритмия, экстрасистолия), уменьшение жизненного объема легких. Работоспособность падает. Работоспособность может возрастать после преодоления «мертвой точки», или при снижении уровня нагрузки.

 

Устойчивое состояние при циклической работе
Виды устойчивых состояний
1. Кажущееся
При работе максимальной и субмаксимальной мощности. Образуется большая кислородная задолженность.
2. Истинное
При работе умеренной мощности. Кислородный долг почти не образуется.
Физиологические особенности устойчивого состояния при циклической работе
1. Мобилизация всех систем организма до рабочего уровня
2. Стабилизация физических показателей
3. Согласование систем органов
Физиологические состояния при выполнении ациклических, статических упражнений с переменной мощностью.
1. Выполнение стандартных ациклических и статических упражнений
Нагрузка кратковременна, невозможно достижение устойчивого состояния. Повторная работа вызывает эффект врабатывания.
2. Выполнение ситуационных упражнений
Характеризуется переменной мощностью работы, при этом некоторые показатели постоянно находится на определенном рабочем уровне.

 

 

Физическая работоспособность спортсмена
Физическая работоспособность -способность человека выполнять в заданных параметрах и конкретных условиях профессиональную деятельность, сопровождающуюся обратимыми (в сроки регламентированного отдыха) функциональными изменениями в организме.
Прямые показатели работоспособности спортсмена
Показывают качественно – количественные показатели состояния спортсмена.
Косвенные показатели работоспособности
1. Клинико – физиологические
2. Биохимические
3. Психо – физиологические
Косвенные показатели ухудшаются значительно раньше чем прямые.

 

Глава 2

Методы исследования физической работоспособности

Принципы и методы тестирования физической работоспособности

Определение работоспособности спортсменов производится следующими методами:
1. Тест с максимальными мощностями физических нагрузок.
Испытуемый выполняет работу с прогрессивным увеличением мощности до истощения.
Недостатки:
1. Небезопасны для испытуемого
2. Субъективны и зависит от мотивации испытуемого.

 

2. Тест с субмаксимальной мощностью
Осуществляется с регистрацией физиологических показателей во время работы или после ее окончания. Данные тесты проще, но показатели зависят от скорости восстановительных процессов.
В спортивной практике наиболее распространенный метод тестирования работоспособности – по ЧСС.
Выделяют 2 основных подхода:
1. Измерение ЧСС при выполнении работы определенной мощности
Выраженность учащения ЧСС обратно пропорциональна работспособности
2. Определение мощности работы необходимой для повышения ЧСС до необходимого уровня
В современной спортивной медицине используется тест PWC (Physical Working Capacity), который ориентирован на достижение определенной ЧСС (170 уд/мин).
Производится выполнение двух 5-минутных нагрузок умеренной мощности с интервалом по 3 минуты, после которых измеряют ЧСС.
Расчет производится по формуле
PWC₁₇₀=W₁+(W₂-W₁) , где
W₁ – мощность первой нагрузки
W₂ – мощность второй нагрузки
f₁ – ЧСС в конце первой нагрузки
f₂ – ЧСС в конце второй нагрузки
В настоящее время считается, что ЧСС, равная 170 уд/мин, с физиологической точки зрения характеризует собой начало оптимальной зоны функционирования кардиореспираторной системы.
Данная проба рекомендована ВОЗ для оценки физической работоспособности.
Существуют и другие методы оценки работоспособности:
1. Гарвардский степ – тест
Проводится у здоровых молодых людей.
Подъем на ступеньку:
1. Для мужчин – 50 см
2. Для женщин – 40 см
В темпе 2 шага/сек.
Затем подсчитывают ЧСС, и производят расчет по формуле
ИГСТ=

 

Оценка работоспособности по индексу Гарвардского степ – теста

ИГСТ	Оценка
До 55	Слабая
56-64	Ниже средней
65-79	Средняя
80-89	Хорошая
90 и более	Отличная

Наиболее точным методом на настоящее время является определение физической работоспособности по величине максимального потребления кислорода (МПК).
Может определяться с помощь максимальных проб (прямой метод), и субмаксимальных проб (непрямой метод).
1. Прямой метод
Используется велоэргомер и газоанализаторы. Испытуемый должен выполнить работу до отказа.
2. Непрямой
Основан на линейной зависимости МПК и ЧСС при работе определенной мощности.
Вычисляется по следующим формулам:
1. У нетренированных лиц
МПК = 1,7 * PWC₁₇₀ + 1240
2. У тренированных лиц
МПК = 2,2 * PWC₁₇₀ + 1070

 

 

Зависимость физической работоспособности от направленности тренировочных процессов
Авторы системы PWC выявили линейную зависимость между массой тела и абсолютными величинами PWC.
В 1988 году были выведены новые формулы
PWC₁₇₀ (для боксеров) = 15,0 * P + 300
PWC₁₇₀ (для борцов) = 19,0 * P + 50
где P – масса тела.
Выяснено, что спортсмены скоростно-силовой группы (борцы, боксеры, гимнасты) отстают по показателям PWC₁₇₀и МПК даже от менее квалифицированных лыжников, гребцов, футболистов. Физическая работоспособность высококвалифицированных лыжников выше, чем бегунов, как в обычных условиях, так и в «климатической» камере при температуре +40 °C, а затем на «высоте» 3000 м.

Универсальная зависимость ЧСС от мощности работы позволяет в циклических видах спорта оценивать специальную работоспособность по сдвигам ЧСС в определенном диапазоне (методом телепульсометрии) и по скорости перемещения спортсмена.

Необходимо также коснуться одной методической стороны теста PWC₁₇₀, которая обозначалась и при анализе собственного материала и на которую, по нашему мнению, пока обращается недостаточное внимание. Это – вопрос о специфичности для спортсмена самой тестовой нагрузки. Очевидно, что работа на тредбане или велоэргометре будет более привычной (и более экономной) для велосипедистов, бегунов, лыжников, чем для спортсменов других специализаций. Возможно, что с этим частично связаны и упоминавшиеся уже различия параметров физической работоспособности между группой боксеров, борцов, гимнастов и группой лыжников, гребцов, футболистов. Некоторые авторы считают общепринятый тест PWC₁₇₀ недостаточно информативным для ряда видов спорта и предлагают раздельное выполнение нагрузки как ногами, так и руками, указывая что соотношение физической работоспособности нижних и верхних конечностей претерпевает существенные возрастные изменения,

 

Резервы физической работоспособности
Лимитирующими факторами физической работоспособности спортсмена являются индивидуальные пределы использования им своих структурно-функциональных резервов различных органов и систем.
Функциональные резервы при физической работе различной мощности

 

 

При работе максимальной мощности, из – за ее кратковременности главным энергетическим резервом являются анаэробные процессы (запасы АТФ, креатинфосфата, анаэробный гликолиз, скорость ресинтеза АТФ), а функциональным резервом – способность нервных центров поддерживать высокий темп активности, сохраняя необходимые межцентральные взаимосвязи. При этой работе мобилизируются и расширяются резервы силы и быстроты.
При работе субмаксимальной мощности биологически активные вещества нарушенного метаболизма активно поступают в кровь. Действуя на хеморецепторы сосудов и тканей, они рефлекторно вызывают максимальное повышение функций ССС и дыхательной систем.
Функциональными резервами при работе субмаксимальной мощности являются буферные системы организма и резервная щелочность крови – важнейшие факторы, тормозящие нарушение гомеостаза в условиях гипоксии и интенсивного гликолиза.
При работе большой мощности физиологические резервы те-же самые, но первостепенное значение имеют следующие факторы:
1. Поддержание высокого (околопредельного) уровня работы кардиореспираторной системы
2. Оптимальное перераспределение крови.
3 Резервы воды и механизмов физической терморегуляции
При работе умеренной мощности:
1. Пределы выносливости ЦНС
2. Запасы гликогена и глюкозы
3. Жиры и процессы глюкогенеза.
Усиливается при стрессе.

 

Предельные сдвиги в висцеральных системах при мышечной работе

(по: В.П. Загрядскому, З.К. Сулимо-Самуйлло, 1976)

 

Распределение кровотока в покое и при физических нагрузках различной интенсивности

(по: Н.М. Амосову и Н.А. Брендету, 1975)

 

Глава 3
Физиологические основы утомления спортсменов

С точки зрения физиологии утомление является функциональным состоянием организма, вызванным умственной или физической работой, при котором наблюдается временное снижение работоспособности, изменение функций организма и появление субъективного ощущения усталости. Исходя из этого утомление условно делят на:
1. Умственное
2. Физическое
Теория утомления
Наиболее распространенная в нашей стране центрально-нервная теория утомления, сформулированная И.М. Сеченовым в 1903 году, всесторонне развитая и дополненная А.А. Ухтомским, связывает возникновение утомления только с деятельностью нервной системы, в частности, коры больших полушарий. При этом предполагалось, что основой механизма утомления является ослабление основных нервных процессов в коре головного мозга, нарушение их уравновешенности с относительным преобладанием процесса возбуждения над более ослабленным процессом внутреннего торможения и развитием охранительного торможения.

Однако современные электрофизиологические и биохимические методы исследования и полученные на их основе экспериментальные данные не позволяют свести причины утомления к изменениям в каком-то одном органе или системе органов, в том числе нервной системе. Следовательно, приписывать возникновение первичного утомления какой-либо одной системе неправомерно. В зависимости от состояния функций организма и характера деятельности человека первичное возникновение утомления вариативно и может наблюдаться в различных органах и системах организма.

Мышечная работа связана с вовлечением в деятельность многих органов и формированием в организме специальной функциональной системы адаптации, обеспечивающей конкретную деятельность человека. Поэтому на снижение работоспособности влияет возникновение функциональных изменений не только в нервной системе, но и в других рабочих звеньях – скелетных мышцах, органах дыхания, кровообращения, системе крови, железах внутренней секреции и др. Таким образом, согласно современным представлениям о физическом утомлении, оно связано, во-первых, с развитием функциональных изменений во многих органах и системах, во-вторых, с различным сочетанием деятельности органов и систем, ухудшение функций которых наблюдается при том или ином виде физических упражнений. Поэтому создание общей теории о физиологических механизмах утомления не может основываться на отдельных системах организма и должно учитывать все многообразие и вариативность характера сдвигов функций, обусловливающих ту или иную деятельность человека. В зависимости от характера работы, ее напряженности и продолжительности ведущая роль в развитии утомления может принадлежать различным функциональным системам.

Итак, утомление является нормальной физиологической реакцией организма на работу. С одной стороны, оно служит очень важным для работающего человека фактором, так как препятствует крайнему истощению организма, переходу его в патологическое состояние, являясь сигналом необходимости прекратить работу и перейти к отдыху. Наряду с этим, утомление играет существенную роль, способствуя тренировке функций организма, их совершенствованию и развитию. С другой стороны, утомление ведет к снижению работоспособности спортсменов, к неэкономичному расходованию энергии и уменьшению функциональных резервов организма. Эта сторона утомления является невыгодной, нарушающей длительное выполнение спортивных нагрузок.

 

Факторы утомления и состояние функций организма
Основной фактор – нагрузка (умственная или физическая)
Зависимость между нагрузкой и утомлением как правило линейна (чем больше нагрузка, тем быстрее наступает утомление).
Также утомление зависит и от иных факторов:
1. Факторы внешней среды
1. Температура
2. Влажность
3. Величина барометрического давления
2. Нарушение режима труда и отдыха
3. Изменение суточных биоритмов
4. Неблагоприятная психологическая обстановка в коллективе
Субъективные и объективные признаки утомления
Субъективные
Чувство усталости, сопровождающееся болью в мышцах, желанием сменить вид деятельности и прекратить нагрузку.
Объективные:
Регистрируемые и измеряемые изменения со стороны систем организма.
1. ЦНС
1. Нарушение межцентральных взаимосвязей в коре головного мозга
2. Ослабление условно – рефлекторных реакций
3. Неврозоподобные состояния при переутомлении
2. ССС и дыхательная система
1. Тахикардия
2. Лабильность артериального давления (гипотония или гипертония)
3. Изменения на ЭКГ
4. Снижение сатурации О₂ артериальной крови
5. Увеличение ЧДД
6. Ухудшение легочной вентиляции.
3. Состав крови
1. Снижение количества эритроцитов и цветового показателя
2. Лейкоцитоз
3. Тромбоцитопения
4. Физикальное обследование
Возможна болезненность и увеличение печени и селезенки.
Как правило изменения возникают в тех органах, которые непосредственно не участвуют в физической деятельности.
Первый признак утомления – нарушение автоматичности движений. Второй – нарушение координации движений.
Третий – значительное нарушение вегетативных функций.

Глава 4
Особенности утомления при различных видах нагрузки

Один из основных признаков утомления – снижение работоспособности, которая в процессе выполнения различных физических упражнений изменяется по разным причинам; поэтому и физиологические механизмы развития утомления неодинаковы. Они обусловлены мощностью работы, ее длительностью, характером упражнений, сложностью их выполнения и пр.

При выполнении циклической работы максимальной мощности основной причиной снижения работоспособности и развития утомления является уменьшение подвижности основных нервных процессов в ЦНС с преобладанием торможения вследствие большого потока эфферентной импульсации от нервных центров к мышцам и афферентных импульсов от работающих мышц к центрам. Разрушается рабочая система взаимосвязанной активности корковых нейронов. Кроме того, в нейронах падает уровень содержания АТФ и креатинфосфата, и в структурах мозга повышается содержание тормозного медиатора – гамма-аминомасляной кислоты. Существенное значение в развитии утомления при этом имеет изменение функционального состояния самих мышц, снижение их возбудимости, лабильности и скорости расслабления.

При циклической работе субмаксимальной мощности ведущими причинами утомления являются угнетение деятельности нервных центров и изменения внутренней среды организма. Причина этого большой недостаток кислорода, вследствие которого развивается гипоксемия, снижается pH крови, в 20–25 раз увеличивается содержание молочной кислоты в крови. Кислородный долг достигает максимальных величин -20-22 л. Недоокисленные продукты обмена веществ, всасываясь в кровь, ухудшают деятельность нервных клеток. Напряженная деятельность нервных центров осуществляется на фоне кислородной недостаточности, что и приводит к быстрому развитию утомления.

Циклическая работа большой мощности приводит к развитию утомления вследствие дискоординации моторных и вегетативных функций. На протяжении нескольких десятков минут должна поддерживаться весьма напряженная работа сердечно-сосудистой и дыхательной систем для обеспечения интенсивно работающего организма необходимым количеством кислорода. При этой работе кислородный запрос несколько превышает потребление кислорода, и кислородный долг достигает 12–15 л. Суммарный расход энергии при такой работе очень велик, при этом расходуется до 200 г глюкозы, что приводит к некоторому ее снижению в крови. Происходит также уменьшение в крови гормонов некоторых желез внутренней секреции (гипофиза, надпочечников).

Длительность выполнения циклической работы умеренной мощности приводит к развитию охранительного торможения в ЦНС, истощению энергоресурсов, напряжению функций кислородтранспортной системы, желез внутренней системы и изменению обмена веществ. В организме снижаются запасы гликогена, что ведет к уменьшению содержания глюкозы в крови. Значительная потеря организмом воды и солей, изменение их количественного соотношения, нарушение терморегуляции также ведут к понижению работоспособности и возникновению утомления у спортсменов. В механизме развития утомления при длительной физической работе могут играть определенную роль изменения белкового обмена и снижение функций желез внутренней секреции. При этом в крови снижается концентрация глюко– и минералкортикоидов, катехоламинов и гормонов щитовидной железы. Вследствие этих изменений, а также в результате длительного влияния монотонных афферентных раздражений в нервных центрах возникает торможение. Угнетение деятельности этих центров приводит к снижению эффективности регуляции движений и нарушению их координации. При длительном выполнении работы в разных климатических условиях развитие утомления, кроме того, может быть ускорено нарушением терморегуляции.

При различных видах ациклических движений механизмы развития утомления также неодинаковы. В частности, при выполнении ситуационных упражнений, при разных формах работы переменной мощности большие нагрузки испытывают высшие отделы головного мозга и сенсорные системы, так как спортсменам необходимо постоянно анализировать изменяющуюся ситуацию, программировать свои действия и осуществлять переключение темпа и структуры движений, что и приводит к развитию утомления. В некоторых видах спорта (например, футболе) существенная роль принадлежит недостаточности кислородного обеспечения и развитию кислородного долга. При выполнении гимнастических упражнений и в единоборствах, утомление развивается вследствие ухудшения пропускной способности мозга и снижения функционального состояния мышц (уменьшается их сила и возбудимость, снижается скорость сокращения и расслабления). При статической работе основными причинами утомления являются непрерывное напряжение нервных центров и мышц, выключение деятельности менее устойчивых мышечных волокон и большой поток афферентных и эфферентных импульсов между мышцами и моторными центрами.