Главная Контакты Найти нас
Тренажерный зал
Аэробный зал
Наши инструкторы
Спортивное питание
Расписание
Инфракрасная сауна
Турбо Солярий
Вакансии
Цены

Зависимость силы мышцы от ее строения


Режимы сокращения. Сила и работа мышц

Различают следующие режимы мышечного сокращения:

1. Изотонические сокращения. Длина мышцы уменьшается, а тонус не изменяется. В двигательных функциях организма не участвуют.

2. Изометрическое сокращения. Длина мышцы не изменяется, но тонус возрастает. Лежат в основе статической работы, например при поддержании позы тела.

3. Ауксотонические сокращения. Изменяются и длина, и тонус мышцы. С помощью их происходит передвижение тела и другие двигательные акты.

Максимальная сила мышц – это величина максимального напряжения, которое может развить мышца. Она зависит от строения мышцы, ее функционального состояния, исходной длины, а также пола, возраста, степени тренированности человека.

В зависимости от строения, выделяют мышцы с параллельными волокнами (например портняжная), веретенообразные (двуглавая мышца плеча), перистые (икроножная). У этих типов мышц различная площадь поперечного физиологического сечения – это сумма площадей поперечного сечения всех мышечных волокон, образующих мышцу. Наибольшая площадь поперечного физиологического сечения, а, следовательно, и сила, у перистых мышц. Наименьшая у мышц с параллельным расположением волокон.

При умеренном растяжение мышцы сила ее сокращения возрастает, но при перерастяжении уменьшается. При умеренном нагревании сила также увеличивается, а при охлаждении снижается. Сила мышц снижается при утомлении, нарушениях метаболизма и т.д. Максимальная сила различных мышечных групп определяется динамометрами (кистевым, становым и т.д.).

Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную или абсолютную силу. Она равна максимальной силе, деленной на кв. см. площади поперечного сечения мышцы. Удельная сила икроножной мышцы человека составляет 62 кг/см2, трехглавой – 16,8 кг/см2, жевательных – 10 кг/см2.

Работу мышц делят на динамическую и статическую Динамическая выполняется при перемещении груза. При динамической работе изменяется длина мышцы и ее напряжение. Следовательно мышца работает в ауксотоническом режиме. При статической работе перемещения груза не происходит, т.е. мышца работает в изометрическом режиме.

Динамическая работа равна произведению веса груза на высоту его подъема или величину укорочения мышцы (А=М·h). Работа измеряется в кг·м, джоулях. Зависимость величины работы от нагрузки подчиняется закону средних нагрузок. При увеличении нагрузки работа мышц первоначально растет. При средних нагрузках она становится максимальной. Если увеличение нагрузки продолжается, то работа снижается. Такое же влияние на величину работы оказывает ее ритм. Максимальная работа мышцы осуществляется при среднем ритме. Особое значение в расчете величины рабочей нагрузки имеет определение мощности мышцы - это работа выполняемая в единицу времени (Р=А·Т). Единица измерения – ватт (Вт).

Утомление мышц

Утомление – это временное снижение работоспособности мышц в результате работы. Утомление изолированной мышцы можно вызвать ее ритмическим раздражением. В результате этого сила сокращений прогрессирующе уменьшается. Чем выше частота, сила раздражения и величина нагрузки, тем быстрее развивается утомление. При утомлении значительно изменяется кривая одиночного сокращения. Увеличивается продолжительность латентного периода, периода укорочения и особенно периода расслабления, но снижается амплитуда. Чем сильнее утомление мышцы, тем больше продолжительность этих периодов. В некоторых случаях полного расслабления не наступает. Развивается контрактура – это состояние длительного, непроизвольного сокращения мышцы.

Работа и утомление мышц исследуются с помощью эргографии. В прошлом веке, на основании опытов с изолированными мышцами, было предложено 3 теории мышечного утомления.

1. Теория Шиффа: утомление является следствием истощения энергетических запасов в мышце.

2. Теория Пфлюгера: утомление обусловлено накоплением в мышце продуктов обмена.

3. Теория Ферворна: утомление объясняется недостатком кислорода в мышце.

Действительно, эти факторы способствуют утомлению в экспериментах на изолированных мышцах. В них нарушается ресинтез АТФ, накапливается молочная и пировиноградная кислоты, недостаточно содержание кислорода. Однако в организме интенсивно работающие мышцы получают необходимый кислород, питательные вещества, освобождаются от метаболитов за счет усиления общего и регионального кровообращения. Поэтому были предложены другие теории утомления. В частности, определенную роль в утомлении принадлежит нервно-мышечным синапсам. Утомление в синапсе развивается из-за истощения запасов нейромедиатора. Однако главная роль, в утомлении двигательного аппарата принадлежит моторным центрам ЦНС. В прошлом веке И.М. Сеченов установил, что если наступает утомление мышц одной руки, то их работоспособность восстанавливается быстрее при работе другой рукой или ногами. Он считал, что это связано с переключением процессов возбуждения с одних двигательных центров на другие. Отдых с включением других мышечных групп он назвал активным.

В настоящее время установлено, что двигательное утомление связано с торможением соответствующих нервных центров, в результате метаболических процессов в нейронах, ухудшением синтеза нейромедиаторов, и угнетением синаптической передачи.

studfiles.net

Сила мышцы. Факторы, влияющие на силу мышцы.

Максимальная сила мышц - это величина максимального напряжения, которое может развить мышца.

Степень укорочения мышцы при сокращении зависит от силы раздражения, морфологических свойств и физиологического состояния. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие. Незначительное растяжение мышцы, когда напрягаются упругие компоненты, увеличивает ее сокра­щение, а при сильном растяжении сила сокращения уменьшается. Это зависит от условий взаимодействия актиновых и миозиновых нитей в процессе сокращения.

Она зависит от строения мышцы, ее функционального состояния, исходной длины, пола. возраста, степени тренированности человека.

-Растяжение мышц с помощью отягощения. Развиваемое усилие или напряжение мышцы, есть функция таких двух переменных: физиологическое состояние и начальная длинна.

-Центральная нервная система находится в повышенном возбуждении. До определенного уровня это благотворно влияет на силу скелетных мышц. Повышенное возбуждение находится в неразрывной связи с эмоциональным возбуждением, которое вызывает сложный комплекс соматических и вегетативных сдвигов.

-Натуживание и задержка дыхания. При натуживании и задержке дыхания увеличение силы скелетных мускул можно объяснить проявлением повышенной мышечной силы при выполнении натуживания раздражением интерорецепторов во внутренних органах, меняющих возбудимость в скелетных мышцах.

-Раздражение некоторых рецепторов. Звуковые, световые, вкусовые, температурные, обонятельные раздражения в определенных случаях положительно влияют на силу мышц.

-Генетические факторы Каждый человек расположен к определенному виду работы, то есть имеет предпосылки к имущественному развитию скорости, выносливости или силы.

Работа мышцы при разных нагрузках. Правило средних нагрузок.

Правило средних нагрузок – мышца может совершить максимальную работу при средних нагрузках. Работа мышц измеряется произведением поднятого груза на величину укорочения мышцы. Между грузом, который поднимает мышца, и выполняемой ею работой существует следующая закономерность. Внешняя работа мышцы равна нулю, если мышца сокращается без нагрузки. По мере увеличения груза работа сначала увеличивается, а затем постепенно падает. Наибольшую работу мышца совершает при некоторых средних нагрузках.

Утомление– физиологическое состояние мышцы, которое развивается после совершения длительной работы и проявляется снижением амплитуды сокращений, удлинением латентного периода сокращения и фазы расслабления. Причинами утомления являются: истощение запаса АТФ, накопление в мышце продуктов метаболизма. Утомляемость мышцы при ритмической работе меньше, чем утомляемость синапсов. Поэтому при совершении организмом мышечной работы утомление первоначально развивается на уровне синапсов ЦНС и нейро-мышечных синапсов.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 2

Утомление– это временное снижение работоспособности мышц в результате работы. Утомление изолированной мышцы можно вызвать ее ритмическим раздражением. В результате этого сила сокращений прогрессирующе уменьшается. Чем выше частота, сила раздражения и величина нагрузки, тем быстрее развивается утомление. При утомлении значительно изменяется кривая одиночного сокращения. Увеличивается продолжительность латентного периода, периода укорочения и особенно периода расслабления, но снижается амплитуда. Чем сильнее утомление мышцы, тем больше продолжительность этих периодов. В некоторых случаях полного расслабления не наступает. Развивается контрактура – это состояние длительного, непроизвольного сокращения мышцы.

3 теории мышечного утомления.

1)Теория Шиффа: утомление является следствием истощения энергетических запасов, а мышце.

2. Теория Пфлюгера: утомление обусловлено накоплением в мышце продуктов обмена.

3. Теория Ферворна: утомление объясняется недостатком кислорода в мышце.

Действительно эти факторы способствуют утомлению в экспериментах на изолированных мышцах. В них нарушается ресинтез АТФ. накапливается молочная и пировиноградная кислоты, недостаточно содержание кислорода.

Кривая утомления. Эргография. Локальное и общее утомление. Пассивный отдых. Роль

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 3

- локальное утомление. Утомление, возникающее в отдельных органах, системах или мышцах после выполнения упражнений, в которых принимало участие менее 1/3 всех мышц человека.

- общее утомление. Утомление, возникающее в организме после выполнения упражнений, в которых принимало участие более 2/3 всех мышц человека.

Пассивный отдых – это отдых который не требует от вас особых усилий.

Преодолеть механистические представления об утомлении помогли классические исследования И. М. Сеченова. В опытах на самом себе он осуществлял ритмический подъем груза мышцами одной руки и записывал кривую утомления на эргографе. В случае когда развивалось утомление и дальнейшее поднятие груза затруднялось, восстановление работоспособности протекало более эффективно не при полном покое и отдыхе, а при включении в работу мышц другой руки. И. М. Сече­нов показал, что при этом положительную роль играет поток афферентных сигналов, поступающих от работающих мышц в ЦНС. Подобный эффект наблюдался и в том случае, когда вместо работы мышц другой руки осуществлялось раздражение кожи электрическим током. Таким образом была экспериментально доказана высокая эффективность активного отдыха.

Адаптационно-трофический феномен Орбели-Гинецинского. Роль высших отделов ЦНС в развитии утомления.

Орбели — Гинецинского феномен — увеличение амплитуды сокращений утомленной икроножной мышцы лягушки при присоединении к ритмическому раздражению передних корешков спинного мозга непродолжительного раздражения соответствующих преганглионарных симпатических волокон.

Основная причина утомления — это процессы утомления ЦНС и в двигательной коре больших полушарий. В процессе работы к нейронам коры больших полушарий поступают огромные потоки импульсов от работающих мышц: одновременно в крови появляются метаболиты работающих мышц, которые вместе с потоком афферентной импульсации вызывают торможение нейронов корко­вого отдела двигательного анализатора. Это торможение, в конечном итоге, возникает в результате преобладания расхода энергетических веществ над их синтезом и по своей природе является вторичным торможением.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

studopedia.ru

3.1.4.2. Сила мышцы, ее работа и мощность

Благодаря упругости поперечных мостиков саркомер может развивать силу даже без скольжения нитей относительно друг друга, т. е. в строго изометрических экспериментальных условиях. Рис.14.Б иллюстрирует такой процесс генерирования изометрической силы.Сначала головка миозиновой моле­кулы (поперечный мостик) прикрепляется к актиновой нити под прямым углом. Затем она наклоняется под углом примерно 45°, возможно, благодаря притяжению между соседними точками прикрепления на ней и на актиновой нити. При этом головка действует как миниатюрный рычаг, приводя внутреннюю упругую структуру попереч­ного мостика (видимо, “шейки” между головкой и миози­новой нитью) в напряженное состояние. Возникающее в результате упругое растяжение достигает лишь около 10 нм. Упругое натяжение, создаваемое индивидуальным поперечным мостиком, так слабо, что для развития мы­шечной силы,

Рис. 14. Функция поперечных мостиков.

А. Модель механизма сокращения: миозиновая нить с поперечными мостиками, прикрепленными к соседним актиновым нитям; вверху - до, внизу - после “гребка” мостиков (на самом деле они функционируют асинхронно).

Б. Модель Хаксли [1974] механизма генерирования силы поперечными мостиками; слева - до, справа - после” гребка”. Поперечные мостики химически соответствуют субфрагменту миозина - “тяжелому меромиозину”, который состоит из субфрагментов I (головка) и II (шейка)

равной 1 мН, нужно объединить усилия по крайней мере миллиарда таких соединенных параллельно мостиков. Они будут тянуть соседние актиновые нити, каккоманда игроков тянет канат.

Даже при изометрическом сокращении поперечные мостики не находятся в непрерывно напряженном состоя­нии (это наблюдается только при трупном окоченении ). На самом деле каждая миозиновая головка уже через сотые или десятые доли секунды отделяется от актиновой нити; однако через такое же короткое время следует новое прикрепление к ней. Несмотря на ритмичное чередование прикреплений и отделений с частотой порядка5-50 Гц, сила, развиваемая мышцей в физиологических условиях, остается неизменной, так как статистически в каждый мо­мент времени в прикрепленном, обусловливающем напря­жение, состоянии находится одно и то же количество мостиков.

Мышца, поддержи­вающая определенное сократительное напряжение в изо­метрических условиях, отличается от сокращающейся изо­тонически тем, что не выполняет внешней работы (произ­ведение силы на расстояние равно нулю). Однако в каждом цикле прикрепления-отделения поперечных мостиков со­вершается внутренняя работа по растяжению их упругих структур, которая преобразуется в тепло в момент отсо­единения миозиновых головок. Теплота изометрического сокращения (“изометрическая работа”) за единицу време­ни возрастает с увеличением количества функциониру­ющих поперечных мостиков и частоты “гребков”, требу­ющих расхода АТФ.

Степень укорочения (величина сокращения) мышцы зависит от ее морфологических свойств и функционального состояния. В разных мышцах тела соотношение меж­ду числом медленных и быстрых мышеч­ных волокон неодинаково и очень сильно от­личается у разных людей, в разные периоды жизни.

При старении человека быстрые волокна в мышцах истончаются (гипотрофируются) быстрее, чем медленные волокна, быстрее уменьшается их число. Это связывается со снижением физической активности пожилых людей, с уменьшением физических нагрузок большой интенсивности, при которых требу­ется активное участие быстрых мышечных волокон.

Мышечная сила при прочих равных ус­ловиях определяется обычно поперечным се­чением мышцы.Сила, развиваемая мышцей или пучком мышечных волокон, соответствует сумме сил отдельных волокон. Чем толще мышца и больше “физиологическая” площадь ее поперечного сечения (сумма площадей поперечных сечений отдельных волокон), тем она сильнее. Например, при мышечной гипертрофии ее сила и толщина волокон возрастают в одинаковой степени.

В пересчете на единицу площади поперечного сечения (1см2) поперечнополосатые мышцы млекопитающих обычно развивают максимальную силу – более 40 Н, тогда как мышцы лягушки - лишь около 30 Н.

В некоторых мышцах (напри­мер, портняжной) все волокна параллельны длинной оси мышцы — параллельно-волок­нистый тип. В других (их большинство) — перистого типа — волокна расположены косо, прикрепляясь с одной стороны к цент­ральному сухожильному тяжу, а с другой — к наружному сухожильному футляру. Попере­чное сечение этих мышц существенно разли­чается. Физиологическое поперечное сече­ние, т.е. сумма поперечных сечений всех во­локон, совпадает с геометрическим только в мышцах с продольно расположенными во­локнами, у мышц с косым расположением волокон. Первое может значительно превосхо­дить второе.

«Общая» сила мышцы − определяется максимальным напряжением в килограммах, ко­торое она может развить. Чем больше физиологическое поперечное сечение мышцы, тем больше груз, который она в состоянии поднять. По этой причине сила мышцы с косо расположенными волок­нами больше силы, развиваемой мышцей той же толщины, но с продольным расположени­ем волокон.

Для сравнения силы разных мышц используется понятие «удельная сила мышцы». Удельная сила мышц − это максимальный груз, который они в со­стоянии поднять, делённый на площадь их фи­зиологического поперечного сечения [кг/см2].Вычисленная таким обра­зом сила (в килограммах на 1 см2) для трех­главой мышцы плеча человека — 16,8, дву­главой мышцы плеча — 11,4, сгибателя пле­ча — 8,1, икроножной мышцы — 5,9, гладких мышц — 1.

Величина сокращения мышцы при данной силе раздражения зависит от ее функциональ­ного состояния.Так, если в результате дли­тельной работы развивается утомление мышцы, то величина ее сокращения снижа­ется. Характерно, что при умеренном растя­жении мышцы ее сократительный эффект увеличивается, но при сильном растяжении уменьшается. Справедливость этих законо­мерностей можно продемонстрировать в опыте с дозированным растяжением мышцы и легко объяснить разным числом актомиозиновых мостиков, формирующихся при раз­личной степени растяжения мышечного во­локна и соответственно перекрытия толстых и тонких нитей (рис. 15).

Оказывается, если мышца перерастянута так, что тонкие и толстые нити ее саркомеров не перекрываются, то общая сила мышцы равна нулю. По мере приближения к натуральной длине покоя, при которой все головки миозиновых нитей способны кон­тактировать с актиновыми нитями, сила мы­шечного сокращения вырастает до максиму­ма. Однако при дальнейшем уменьшении длины мышечных волокон из-за «заползания» тонких нитей в соседние саркомеры и уменьшения возможной зоны контакта нитей актина и миозина сила мышцы снова уменьшается. Подсчитано, что одиночное мышеч­ное волокно способно развить напряжение 100-200 мг.

Рис. 15.Зависимость силы сокращения мышеч­ного волокна от степени его растяжения, изменя­ющего взаимоотношения актиновых и миозиновых миофиламентов.

На абсциссе — длина саркомеров, на ординате — степень укорочения (%) от исходной длины волокон в состоянии покоя при длине саркомера 2,2 мкм.

Мышечная сила зависит не только от активирующего влияния центральной нервной системы, но и в очень высокой степени от внешних механических условий работы мышцы.

Ауксотоническое и изометрическое сокращения. В организме человека скелетные мышцы передают силу частям скелета посредством упругих, отчасти растяжимых структур - сухожилий. Во время развития силы у мышцы есть тенденция укоротиться, а, следовательно, − растянуть и напрячь упругие структуры, прикрепляющие ее к скелету. Мышечное сокращение, при котором длина мышцы уменьшается по мере увеличения развиваемой ею силы, называется ауксотоническим. Максимальная сила при ауксотонических экспериментальных условиях (с растяжимой упругой связью между мышцей и датчиком силы) называетсямаксимумом ауксотонического сокращения.Она гораздо меньше силы, развиваемой мышцей при постоянной длине, т.е. при изометритрическом сокращении. Для его экспериментального исследования мышцу в расслабленном состоянии (в покое) закрепляют с обоих концов, чтобы во время активации и измерения напряжения она не могла укорачиваться. Однако даже в этих условиях сократительные элементы мышечных волокон (миозиновые головки) передают силу сухожилиям или регистрирующему устройству только через упругие внутримышечные структуры. Они входят в состав поперечных мостиков, актиновых нитей, Ζ-пластинок и сухожильно-мышечных соединений. Упрощенно мышцу можно представить как систему сократительных (СЭ) и упругих (УЭ) эле­ментов, последовательно соединенных друг с дру­гом. Во время активации СЭ укорачиваются (ауксотонически) примерно на 1%, растягивая по­следовательно соединенные с ними УЭ; измеряется именно сила этого растяжения.

Работа мышцы измеряется произведе­нием поднятого груза на величину ее укоро­чения. Зависимость мышечной работы от на­грузки подчиняетсязакону средних нагрузок. Соотношение между величиной нагрузки и величиной работы мышцы легко выявляется в эксперименте. Если мышца сокращается без нагрузки, ее внешняя работа равна нулю. По мере увеличения груза работа увеличива­ется, достигая максимума при средних на­грузках. Затем она постепенно уменьшается. Работа становится равной нулю при очень большом грузе, который мышца поднять не способна.

Все сказанное справедливо и для мощнос­ти мышцы, измеряемой величиной ее работы в единицу времени. Она также достигает мак­симального значения при средних нагрузках.

studfiles.net

От чего зависит сила мышц?

Большинство людей знают, что объем мышц не является единственным показателем их силы. Чтобы в этом убедиться, достаточно вспомнить, какое телосложение было у великого Брюса Ли и на что он был способен. Конечно, в боевых искусствах, кроме силы, важную роль играет техника и ловкость. В действительности же бывает, что два человека с разным мышечным объемом одинаково хорошо показывают себя в тяжелоатлетических дисциплинах. А иногда и вовсе тот, кто гораздо меньше по объему, жмет больший вес. Наверное, именно по этой причине не все мужчины увлекаются накачкой мышц. Сегодня мы узнаем, от чего, кроме объема, зависит сила мышц.

Объем

Чем больше мускул, тем сильнее он гипертрофирован. Бывает два типа гипертрофии мышц: миофибриллярная и саркоплазматическая. Когда мышечное волокно увеличивается в объеме, имеет место главным образом второй вид. Увеличение происходит за счет насыщения мускула саркоплазмой. Такая гипертрофия сама по себе не приносит увеличения силы. Но, к счастью атлетов, в чистом виде она и не встречается. Поэтому даже при увеличении объема в какой-то степени подключается миофибриллярная гипертрофия, которая увеличивает силу. Так что даже у тех, кто работает исключительно на массу, сила также растет.

Сила мышц в какой-то степени зависит также от иннервации. Она выражается обеспеченностью мышц двигательными нейронами. Как известно, мышечные ткани сокращаются под воздействием сигнала головного мозга. К волокнам мускулов он идет по мотонейронам – двигательным нервам. Чем больше у мышцы нейронных связей, тем больше она задействует двигательных единиц и тем более сложную работу может проделать. У спортсменов-новичков обычно рекрутируется не более 80 % мышечных волокон. У профессионалов этот показатель доходит до 100 %. Чтобы повлиять на иннервацию, нужно просто регулярно тренироваться. Через какое-то время, под действием постоянных нагрузок, мотонейроны плотнее оплетут ваши мускулы.

Толщина сухожилий

От этого фактора вбольшой мере зависит сила и выносливость мышц. Организм человека устроен таким образом, что если он при развитии каких-либо физических параметров натыкается на слабое место, прекращает это самое развитие, вне зависимости от наших усилий. В данном случае имеется в виду, что мышца не может стать устойчивее к нагрузке, чем сухожилие. Когда мускул сокращается больше, чем может, сухожилие просто отрывается от кости. Поэтому организм, будучи совершенной системой, сдерживает рост силы мышцы, если она приближается к пределу прочности сухожилия. К сожалению, на этот фактор можно повлиять лишь отчасти. Толщина сухожилий в основном закладывается в детстве, на генетическом уровне. Взрослый человек с помощью регулярных тренировок может слегка увеличить выносливость сухожилий, но совсем незначительно.

Многие наверняка знают, что в организме человека есть быстрые и медленные мышечные волокна. Их еще называют белыми и красными, соответственно. Конечно, различие между ними весьма условно. Красные волокна содержат больше митохондрий и лучше снабжаются кровью, поэтому они обуславливают не силу мышц, а их выносливость.

Белые волокна, в свою очередь, больше подходят для кратковременной взрывной работы, в которой необходима сила. Какие мышцы выполняют задачи – такие у них и волокна. К примеру, голень славится своей выносливостью, а грудная мышца – силой. По мере старения организма процент медленных волокон возрастает, а быстрых снижается. Происходит это путем трансформации одного вида в другой. На этот фактор повлиять нельзя. Соотношение волокон закладывается генетически. Поэтому одним людям с рождения лучше даются аэробные нагрузки, а другим – силовые. Все, что может человек в данном случае – подобрать упражнения, которые лучше развивают тот или иной вид мышечных волокон. Но разница, как вы понимаете, здесь весьма условна.

Эластичность мускулов

Как известно, все мускулы в нашем организме работают за счет сокращений и растяжений. Чем больше разница между этими двумя состояниями, тем больше сила мышц. Грубо говоря, здесь работает тот же принцип, что и в резиновом жгуте. Чем сильнее его растягивают, тем большей будет сила сжатия. От эластичности мышц зависит их способность к растягиванию, а следовательно, и сила сокращения. Это даже не физиологическая особенность, а биомеханическая. К счастью спортсменов, на этот фактор можно повлиять. Чтобы мускулы были эластичными, нужно просто регулярно и грамотно растягиваться.

Расположение сухожилий

Чтобы было понятно, как этот фактор влияет на силу мускула, разберем его детально на примере бицепса. Физиологически рука устроена таким образом, что от места крепления бицепса до локтевого сустава всегда есть промежуток. Его длина разная для каждого человека. Как это влияет на силу мускула? Здесь работает закон рычага. Чем ближе точка приложения силы (место крепления сухожилия) к оси вращения (локтевой сустав), тем больше руке нужно потратить сил для сгибания. Грубо говоря, если переместить сухожилие на пару сантиметров в сторону кисти, то сила мышц рук значительно возрастет. Конечно, это возможно лишь в теории. Такой же закон рычага применим практически ко всем мышечным группам, которые имеет человек. Сила мышц в этом случае дается нам с рождения. На расположение сухожилия нельзя никак повлиять. У разных людей оно отличается буквально на пару миллиметров. Кажется, что это незначительная разница, но она играет довольно весомую роль в формировании силы.

Количество мышечных волокон

В чем сила каната? Конечно же, в огромном количестве тонких ниточек. То же самое можно сказать и о наших мышечных тканях. Мускулы могут быть одинаковыми по объему, но состоять из разного количества волокон. Эта характеристика закладывается генетически и не меняется на протяжении жизни. Однако исследования ученых показали, что при воздействии на организм гормона роста волокна мускулов могут делиться. Но эта тема на сегодняшний день не настолько досконально изучена, чтобы давать обнадеживающие комментарии. Да и к тому же нас интересует природная сила мышц, без вмешательства каких-либо препаратов. Большое количество волокон способствует повышению иннервации, поэтому благоприятно сказывается на силе. Тот, у кого мышцы содержат больше волокон, способен показать большую силу, чем тот, чьи мускулы объемнее.

Психоэмоциональный фактор

Порой наши силы зависят не от способностей организма, а от уровня мотивации. В истории было много случаев, когда при угрозе для жизни человек показывал феноменальную силу. К примеру, выпав с балкона, мужчина схватился за трубу и провисел на руках до приезда спасателей. После он пытался повторить это достижение на перекладине, но не смог провисеть даже 10 % от того времени.

Мышцы сокращаются с той силой, с которой нервная система отправляет сигналы из мозга. В экстренной ситуации сигнал настолько велик, что организм задействует все энергетические ресурсы на выполнение этой задачи. Возможно, именно поэтому спортсмены-силовики перед выходом на арену колотят себя кулаками в грудь и кричат.

Немаловажную роль здесь также играют волевые качества индивида. Еще один пример – человек, не умеющий плавать, достает из бушующего моря утопающего ребенка, а спасатель с идеальным торсом стоит в растерянности на берегу. Может, здесь дело не в силе мышц, но принцип тот же. Тот, кто настроен на спасение, сделает это, даже будучи тощим, совершенно неспортивным человеком.

Заключение

Сегодня мы узнали, от чего зависит сила и работа мышц, и частично развеяли мнение о том, что большие мускулы сильнее. Почему частично? Потому что объем в какой-то степени все-таки увеличивает силовые показатели. Но если сопоставить размер мышц с остальными семью факторами, его место будет совсем незначительным.

Удивительно, но эти факторы действительно играют важную роль. Если сравнить двух мужчин с одинаковым телосложением, но разными характеристиками мышц (у одного все перечисленные показатели выше), то мы увидим разницу в силовых показателях. Причем исчисляться она будет не десятками, а сотнями процентов.

Тем не менее ни один уважающий себя спортсмен в случае провала не станет ссылаться на физиологическую предрасположенность к малым нагрузкам, и тому есть две причины. Во-первых, на 5 факторов из 8 можно повлиять. То есть развитие силы мышц действительно возможно. Догнать того, кому природой дано поднимать большие веса, реально, но придется проделать титаническую работу. Во-вторых, важнейшую роль играет психоэмоциональный фактор. Правильно мотивированный человек способен на все.

fb.ru

Максимальная сила мышц и факторы, определяющие развитие силы и скоростно-силовых качеств.

Физические качества развиваются в единстве с двигательными навыками.

Совершенство двигательных навыков зависит от способности:

  • Дозировать усилия

  • От проявления таких физических качеств как сила, скорость выносливость.

В процессе развития физических качеств особое значение имеет функциональная, биохимическая и морфологическая перестройка организма.

СИЛА – это противодействие внешнему сопротивлению.

Определяется: по максимальному напряжению мышц в изометрическом режиме (методы – динамометрия, тензометрия)

Чем больше сила мышцы, тем меньше скорость сокращения. Силовые упражнения выполняются при максимальном напряжении мышц и с маленькой скоростью.

Скоростно-силовые упражнения(выполняются при сопротивлении от 45-70% с максимальной скоростью).

Скоростные упражнения(выполняются при сопротивлении менее 40% с максимальной скоростью).

Для развития максимального изометрического напряжения мышцы необходимо:

  • активация всех двигательных единиц мышцы

  • полный гладкий тетанус мышечного сокращения

  • сокращение мышцы при длине покоя

Развитие максимальной силы мышц зависит от числа мышечных волокон.

1. Относительная сила максимальная сила

(ОС=1кг/cм2) анатомический поперечник мышцы

2. Абсолютная сила максимальная сила

физиологический поперечник

Физиологический поперечник – площадь сечения всех мышечных волокон мышцы. Увеличение физиологического поперечника мышцы происходит за счет гипертрофии волокон.

Гипертрофия: саркоплазматическая (увеличение количества саркоплазмы в мышечном волокне) и миофибриллярная (увеличение количества миофибрилл).

Сила определяется при выполнении произвольных движений.

Произвольная сила (ПС) зависит от периферических и центральных факторов:

Периферические факторы (мышечные)

Центральные факторы

1. Механические условия (рычаг и угол приложения силы).

2. Длина мышцы.

3. Физиологический поперечник.

4.Соотношение быстрых и медлен-ных двигательных единиц в мышце

1. Внутримышечная координация (число мотонейронов, иннервирующих мышцу, и частота импульсации)

2. Межмышечная координация (включение мышц-синергистов, взаимодействие мышц- антогонистов).

Максимальная произвольная сила (МПС) меньше Максимальной силы (МС) (определяется в лаборатории).

Силовой дефицит = МС – МПС

Чем меньше силовой дефицит, тем большую силу способен развивать спортсмен при выполнении произвольных упражнений.

Силовой дефицит зависит от:

  • Психологических факторов центральные

  • Внутримышечной координации факторы

  • Межмышечной координации

  • Морфологических особенностей мышцы

Для развития МПС выполняют упражнения с сопротивлением = 75-95%

5.2. Физиологическая характеристика скоростно-силовых качеств

Мощность работы (N) – оптимальное сочетание силы и скорости.

Увеличение мощности выполняемого упражнения достигается увеличением одного из параметров определяющих мощность – скорости или силы.

Для развития скоростно-силовых качеств используются упражнения уступающего и преодолевающего характера, выполняемые в динамическом режиме.

Динамические упражнения преодолевающего характера способствуют развитию «взрывной силы».

Градиент силы – показатель взрывной силы.

Градиент силы = МС (максимальная сила)

t (время достижения МС)

Физиологическая основа проявления и развития скоростно-силовых качеств:

- начальная скорость импульсации мотонейронов (частота импульсации)

- морфофункциональные особенности строения мышцы (соотношение быстрых и медленных двигательных единиц);

- время возбуждения двигательных единиц (время прохождения возбуждения через нервно-мышечные синапсы и возникновение потенциала действия).

Скорость сокращения мышцы является одним из компонентов, которые определяют проявление скоростно-силовых качеств. Скорость зависит от:

  • латентного периода двигательной реакции

  • скорости одиночного движения

  • частоты движений в единицу времени

Механизм энергообеспечения скоростно-силовых упражнений и, соответственно, скоростно-силовых качеств, зависит от процессов анаэробного образования АТФ (фосфогенный или креатинфосфокиназный и гликолитический процессы).

Механизм энергообразования характеризуется такими критериями:

  1. Максимальная анаэробная мощность (МАМ) – количество АТФ, образующееся в единицу времени.

  2. Максимальная анаэробная емкость (МАЕ) – количество АТФ, которое образуется за весь период работы и обеспечивает энергией работу данного объема.

  3. МАМ определяется запасами АТФ и КрФ в мышце.

  4. МАЕ характеризуется величиной кислородного долга и определяется по суммарному количеству синтезированной АТФ в процессах анаэробного энергообразования.

Сила сокращения мышцы является вторым компонентом, который определяет проявление скоростно-силовых качеств. Сила зависит от:

  • количества и качества включаемых в сокращение двигательных единиц

  • с биохимической позиции зависит от степени перекрывания актиновых и миозиновых сократительных миофибрилл мышцы и от количества образующихся «поперечных мостиков» или актомиозиновых комплексов, а так же общего количества актина и миозина в мышцах.

Скоростно-силовые качества совершенствуются наряду с совершенствованием адаптационных процессов организма спортсмена к выполнению нагрузок скоростно-силовой направленности. При этом наблюдается:

  • снижение чувствительности хеморецепторов мышц, сосудов и чувствительности нервных центров к закислению среды, т.е снижению рН, что наблюдается при выполнении физических нагрузок в анаэробном режиме

  • увеличиваются запасы КрФ и АТФ в мышцах

  • иногда наблюдается и повышение активности ферментов, участвующих в процессах энергообразования.

Для развития скоростно-силовых качеств, в спортивной тренировке часто используют интервальные упражнения, выполняемые в анаэробном режиме с высокой скоростью, что повышает функциональные возможности спортсмена.

Физическими качествами человека, проявляющимися при мышечной деятельности, являются скоростно-силовые качества. Важнейшие из них – скорость, сила, мощность развиваемого усилия. Проявление этих качеств зависит от биохимических, физиологических и психологических особенностей организма спортсмена, его технической подготовки.

Скоростно-силовые качества спортсмена предопределяются:

  1. Генетическими (наследственными) факторами, которые обуславливают такие показатели:

  • длина саркомера в миофибриллах

  • содержание быстрых и медленных волокон в мышцах

  • обуславливают характер метаболизма быстрых (анаэробных) и медленных (аэробных) волокон. Определяют активность ферментов в этих группах волокон

  1. Средовыми факторами – физическая нагрузка (ее качество, направленность, длительность и частота)

  2. Биохимическими факторами:

  • Содержание сократительных белков актина и миозина

  • АТФ-азная активность миозина (определяет скорость ресинтеза АТФ)

  • Концентрация ионов Са, магния, натрия, калия в мышечной ткани

  • Способность к быстрому высвобождению и связыванию (особенно ионы Са)

Величина максимальной мощности, которую способна развить мышца, отражает совместный эффект проявления силы и скорости сокращения и является линейной функцией от суммарной АТФ-азной активности. Следует обратить внимание на то, что суммарная АТФ-азная активность белых быстро сокращающихся волокон выше, чем у красных медленно сокращающихся мышечных волокнах

Так как структурные факторы скоростно-силовых качеств человека генетически обусловлены, и практически не меняются в процессе индивидуального развития под влиянием тренировки, то основными методами улучшения скоростно-силовых качеств и достижения «заложенных» наследственно потолков в проявлении данных качеств, являются: упражнения, направленные на синтез сократительных белков в мышцах, повышение АТФ-азной активности миозина; оптимизация и подбор режима питания и рациона, использование биологических добавок, гормональные препараты (но очень осторожно и под наблюдением специалистов).

Следует отметить, что максимальное развитие биохимических, молекулярных основ качеств двигательной деятельности происходит не одновременно: раньше всего максимума достигают основы выносливости к длительной работе, затем сила, в последнюю очередь – быстрота. При прекращении тренировок все постепенно возвращается к исходному уровню в обратном порядке: в первую очередь снижается быстрота, способность к скоростной работе максимальной и субмаксимальной мощности, позднее сила, в последнюю очередь – выносливость к длительной работе в условиях устойчивого состояния.

studfiles.net

Сила быстрых и медленных мышечных волокон

Различают три вида мышц: поперечно-полосатые скелетные, поперечно-полосатые сердечные и гладкие.

Скелетные мышечные волокна подразделяются на быстрые и медленные. Скорость сокращения мышц различна и зависит от их функции. Например, быстро сокращается икроножная мышца, а глазная мышца сокращается еще быстрее.

Рис. Типы мышечных волокон

В быстрых мышечных волокнах более развит саркоплазматический ретикулум, что способствует быстрому выбросу ионов кальция. Их называют белыми мышечными волокнами.

Медленные мышцы построены из более мелких волокон, и их называют красными из-за их красноватой окраски, обусловленной высоким содержанием миоглобина.

Рис. Быстрые и медленные мышечные волокна

Таблица. Характеристика трех типов волокон скелетных мышц

Показатель

Медленные оксидативные волокна

Быстрые оксидативные волокна

Быстрые гликолитические волокна

Главный источник образования АТФ

Окислительное фосфорилирование

Окислительное фосфорилирование

Гликолиз

Митохондрии

Много

Много

Мало

Капилляры

Много

Много

Мало

Содержание миоглобина

Высокое (красные мышцы)

Высокое (красные мышцы)

Низкое (белые мышцы)

Активность ферментов гликолиза

Низкая

Промежуточная

Высокая

Содержание гликогена

Низкое

Промежуточное

Высокое

Скорость утомления

Медленная

Промежуточная

Быстрая

Активность АТФазы миозина

Низкая

Высокая

Высокая

Скорость укорочения

Медленная

Быстрая

Быстрая

Диаметр волокна

Малый

Средний

Большой

Размер двигательной единицы

Малый

Средний

Большой

Диаметр двигательного аксона

Малый

Средний

Большой

Сила мышц

Силу мышцы определяют по максимальной величине груза, который она может поднять, либо по максимальной силе (напряжению), которую она может развить в условиях изометрического сокращения.

Одиночное мышечное волокно способно развить усилие 100-200 мг. В теле примерно 15-30 млн волокон. Если бы они действовали параллельно в одном направлении и одновременно, то могли бы создать напряжение 20-30 т.

Сила мышц зависит от ряда морфофункциональных, физиологических и физических факторов.

Расчет мышечной силы

Сила мышц возрастает с увеличением площади их геометрического и физиологического поперечного сечения. Физиологическое поперечное сечение мышцы представляет собой сумму поперечных сечений всех волокон мышцы по линии, проведенной перпендикулярно ходу мышечных волокон.

В мышце с параллельным ходом волокон (например, портняжная мышца) площади геометрического и физиологического поперечных сечений равны. В мышцах с косым ходом волокон (межреберные) площадь физиологического сечения больше площади геометрического и это способствует увеличению силы мышц. Еще больше возрастают физиологическое сечение и сила у мышц с перистым расположением мышечных волокон, которое наблюдается в большинстве мышц тела.

Для того чтобы иметь возможность сопоставить силу мышечных волокон в мышцах с различным гистологическим строением, используют понятие абсолютной силы мышцы.

Абсолютная сила мышцы — максимальная сила, развиваемая мышцей, в перерасчете на 1 см2 физиологического поперечного сечения. Абсолютная сила бицепса составляет 11,9 кг/см2, трехглавой мышцы плеча — 16,8, икроножной 5,9, гладких мышц — 1 кг/см2.

где Амс — мышечная сила (кг/см2); Р — максимальный груз, который способна поднять мышца (кг); S — площадь физиологического поперечного сечения мышцы (см2).

Сила и скорость сокращения, утомляемость мышцы зависят от процентного соотношения различных типов двигательных единиц, входящих в эту мышцу. Соотношение разных типов двигательных единиц в одной и той же мышце у разных людей неодинаково.

Различают следующие типы двигательных единиц:

  • медленные неутомляемые (имеют красный цвет), они развивают небольшую силу сокращения, но могут длительно находиться в состоянии тонического напряжения без признаков утомления;
  • быстрые, легко утомляемые (имеют белый цвет), их волокна развивают большую силу сокращения;
  • быстрые, относительно устойчивые к утомлению, развивающие относительно большую силу сокращения.

У разных людей соотношение числа медленных и быстрых двигательных единиц в одной и той же мышце определено генетически и может значительно различаться. Чем больше в мышцах человека процент медленных волокон, тем более она приспособлена к длительной, но небольшой по мощности работе. Лица с высоким содержанием в мышцах быстрых сильных моторных единиц способны развивать большую силу, но склонны к быстрому утомлению. Однако надо иметь в виду, что утомление зависит и от многих других факторов.

Сила мышцы увеличивается при ее умеренном растяжении. Одним из объяснений этого свойства мышц является то, что при умеренном растяжении саркомера (до 2,2 мкм) увеличивается вероятность образования большего количества связей между актином и миозином.

Рис. Соотношение между силой сокращения и длиной саркомера

Рис. Соотношение между силой мышцы и ее длиной

Сила мышц зависит от частоты нервных импульсов, посылаемых к мышце, синхронизации сокращения большого числа моторных единиц, преимущественного вовлечения в сокращение того или иного типа моторных единиц.

Сила сокращений увеличивается:

  • при вовлечении в процесс сокращения большего количества моторных единиц;
  • при синхронизации сокращения моторных единиц;
  • при вовлечении в процесс сокращения большего количества белых моторных единиц.

При необходимости развить небольшое усилие сначала активируются медленные неутомляемые моторные единицы, затем быстрые, устойчивые к утомлению. Если надо развить силу более 20-25% от максимальной, то в сокращение вовлекаются быстрые, легко утомляемые моторные единицы.

При напряжении до 75% от максимально возможного практически все моторные единицы активированы и дальнейший прирост силы идет за счет увеличения частоты импульсов, посылаемых к мышечным волокнам.

При слабых сокращениях частота посылки нервных импульсов по аксонам мотонейронов составляет 5-10 имп/с, а при большой силе сокращения может доходить до 50 имп/с.

В детском возрасте прирост силы идет главным образом за счет увеличения толщины мышечных волокон, что связано с увеличением в них количества миофибрилл. Прирост числа волокон незначителен.

При тренировке мышц у взрослых нарастание их силы связано с увеличением миофибрилл, а повышение их выносливости обусловлено увеличением числа митохондрий и получением АТФ за счет аэробных процессов.

Имеется взаимосвязь силы и скорости сокращения мышцы. Скорость сокращения мышцы тем больше, чем больше ее длина (за счет суммации сократительных эффектов саркомеров). Она уменьшается при увеличении нагрузки. Тяжелый груз можно поднять только при медленном движении. Максимальная скорость сокращения, достигаемая при сокращении мышц человека, около 8 м/с.

Мощность мышцы равна произведению мышечной силы на скорость укорочения. Максимальная мощность достигается при средней скорости укорочения мышц. Для мышц руки максимальная мощность (200 Вт) достигается при скорости сокращения 2,5 м/с.

Сила сокращения и мощность мышцы снижаются при развитии утомления.

www.grandars.ru

Зависимость силы действия от параметров двигательных заданий

Рассмотрим зависимость силы действия человека от следующих параметров: 1) скорость движения; 2) изменение суставного угла; 3) направление движения.

1. Зависимость: «сила действия – скорость»

В двигательных действиях сила действия и скорость сокращающихся мышц находятся в обратно пропорциональной зависимости: с увеличением сопротивления или отягощения, уменьшается скорость сокращающихся мышц, а с уменьшением сопротивления или отягощения скорость сокращающихся мышц возрастает и достигает предельно возможной при минимальных отягощениях (например, финальное усилие при метании копья). На рисунке 1. графически изображена зависимость между максимальными усилиями (F) и скоростью сокращающихся мышц (V).

При изотоническом сокращении мышца укорачивается тем медленнее, чем больше преодолеваемое сопротивление. Ненагруженная мышца укорачивается с максимальной скоростью, зависящей от типа мышечных волокон.

Мышцы руки человека укорачиваются со скоростью 8 м/c. Быстро укорачиваясь, мышца развивает меньшую силу, чем при медленном укорочении или после предварительного растяжения. Большой вес можно поднять или столкнуть с места только очень медленно.

Мощность мышцы равна произведению развиваемой ей силы на скорость укорочения. N = F · V. Максимальное значение мощности отмечается при выполнении упражнений оптимальными (непредельными) отягощениями, выполняемых с максимально возможной для этих условий скоростью. Непредельные отягощения – от 30 % до 50 – 60 % от максимальных. Например максимальная мощность (200 Вт) мышцами руки будет достигнута при скорости сокращения 2,5 м/с.

2. Зависимость: «сила действия – изменение суставного угла

Эту зависимость определяют следующие причины. С изменением суставного угла изменяются: 1) длина мышцы; 2) плечо тяги мышцы.

Сила, проявляемая мышцей, зависит от её длины. Приближённо можно считать что максимальная сила, проявляемая мышцей падает пропорционально квадрату уменьшения её длины. Наименьшие величины мышца проявляет при своём наибольшем укорочении.

С изменением суставного угла, меняется плечо тяги мышц, а следовательно и создаваемый ими вращательный момент силы. Плечом силы называется кратчайшее расстояние (перпендикуляр) от оси вращения сустава до линии действия силы. При изменении суставного угла плечо тяги мышц меняется, в результате меняется и создаваемый ими вращательный момент силы. Например, плечо силы двуглавой мышцы плеча зависит от суставного угла следующим образом:

Суставной угол (угловые градусы) 180 160 140 120 100 80 60
Плечо тяги мышцы (мм) 11,5 16,8 26,9 37,4 43,5 45,5 39,2

Как видно из таблицы, плечо силы меняется более чем в три раза, следовательно, при изменении суставного угла сила действия может увеличиться или уменьшится более, чем в три раза.

Характерное для двигательного аппарата человека близкое прикрепление сухожилий мышц к оси вращения в суставе ( рычаг второго рода), приводит к тому, что в большинстве движений достигается выигрыш в скорости и расстоянии за счёт проигрыша в силе (рис. 2).

Рисунок 2. Рычаги первого и второго рода.

3. Зависимость: «сила действия – направление движения

(преодолевающий и уступающий режимы работы мышц)

Сила действия в уступающих движениях может значительно (до 50 – 100%) превосходить максимальную изометрическую силу человека. Например, сила действия проявляющаяся при приземлении с большой высоты, больше той, которую спортсмен может проявить в отталкивании.

Сила действия в уступающем режиме зависит от скорости: чем быстрее происходит растягивание отдельных мышц, тем большую силу они проявляют. В преодолевающем режиме работающие мышцы уменьшаются по мере увеличения развиваемой ею силы называется изотоническим.

Раздел статьи: Биомеханика

opace.ru


Смотрите также




Логин
Пароль
Регистрация
Забыли пароль?
[ 2 июня 2012 ]   Кружок пауэрлифтинга и жима лежа
    В нашем клубе успешно начал работу "кружок" пауэрлифтинга и жима лёжа. Наши члены кружка успешно выступили и завоевали призовые места на прошедшем 26-27 мая чемпионате Приволжского Федерального Округа по пауэрлифтингу и жиму лёжа. Мы с радостью приглашаем всех желающих в наш коллектив. Начало работы кружка суббота в 14-30.

[ 5 октября 2012 ]   Как вести себя в тренажерном зале
    Посещение нового тренажерного зала – превосходный способ улучшить собственную мотивацию и режим занятий. Однако спортзал иногда пугает тех, кто никогда ранее в него не ходил. Причем касается это не одних лишь новичков. Даже бывалые члены спортивных клубов иногда пребывают в замешательстве от множества неизвестных им тренажеров и множества накачанных людей. Мы поможем вам и дадим несколько советов, которые помогут вам ощущать себя в тренажерном зале рискованнее.

[ 12 апреля 2012 ]   Советы новичкам. Собираемся в тренажерный зал.
    Вы взяли себя в руки и с завтрашнего дня начинаете ходить в спортзал? Отлично! Вам следует учесть некоторые нюансы.

  Содержание, карта сайта.