Характеристика двигательных (локомоторных) качеств

К основным двигательным качествам относятся: сила, быстрота, выносливость, гибкость и ловкость. А.А. Тер-Ованесян к назван­ным качествам добавляет: устойчивость равновесия, способность к произвольному расслаблению мышц, ритмичность, прыгучесть, мягкость движений, координированность.

Механика мышечного сокращения. В покое мышечная ткань представляет собой вязко-упругий материал с самыми обычными свойствами (F. Buchthal, E. Kaiser, 1951; Р.М. Rack, 1966). Под­линно интересное свойство мышцы — это ее способность к сокра­щению. Максимальная сила, которую может развить мышца, при оптимальной ее длине составляет около 2-10⁶ дин на 1 см² попе­речного сечения мышцы.

Если противодействующая сила невелика, мышца не только сильнее укорачивается, но и быстрее сокращается. Если сокращаю­щаяся мышца имеет длину / в момент времени t, то скорость ее укорочения: d_l/d_t («минус» означает уменьшение длины) опреде­ляется по формуле:

dl/dt = (F₁-F)·b/F+a

где F — сила, которую преодолевает мышца, F₁ — максимальная сила мышцы при той длине, при которой измеряется скорость ее укорочения, d и b — константы. Константа d равна около 4 ·10⁵ дин на 1 см² поперечного сечения мышцы, а константа b для разных мышц различна (A.N. Hill, 1956). Заметим, что даже при отсутствии силы, противодействующей сокращению, мышца укорачивается с ограниченной скоростью: если F = 0, то dl/dt =F₁·b/a.

Если неподвижно закрепить концы мышцы и заставить ее сокра­щаться, то максимальная сила сокращения будет зависеть от расстоя­ния между концами мышцы. Эта сила уменьшится, если расстояние будет меньше длины мышцы в покое. Сила сокращения уменьшается и в том случае, если расстояние между концами мышцы будет боль­ше ее длины в покое. Под силой сокращения имеется в виду разность между общей силой, которую развивает мышца при ее раздражении, и упругой восстанавливающей силой, обусловленной растяжением мышцы сверх ее нормальной длины.

Зависимость силы от длины было показано на изолированных поперечнополосатых мышечных волокнах (Edman К., 1966; GordonA.M.etat, 1966).

Поперечные полосы мышечного волокна раздвигаются при его растяжении и сближаются при сокращении. На рис. 14.3 приведен график зависимости между силой сокращения волокна и расстоя­ниями между соседними полосами. В расслабленных волокнах эти расстояния равны 2,1 мк (1 мк = i0^-4 см). Сила сокращения дости­гает максимума при расстоянии 2,0—2,2 мк, и эта сила принята за 100%. При расстояниях 1,3 и 3,7 мк сила равна нулю. Это можно объяснить на основании «теории скользящих нитей».

1,5 2,0 2,5 3.0

Расстояние между полосами, мк

Рис. 14.3. Зависимость силы сокращения поперечнополосатого мышечного волокна от расстояния между соседними пластинками (A.M.Gordonetal.,1966)

Поперечнополосатое мышечное волокно представляет собой клетку, содержащую многочисленные фибриллы, которые сами имеют поперечную исчерченность. На рис. 14.4 представлена схе­ма строения фибриллы, основанная на электронных микрофо­тографиях. Фибрилла состоит из продольных нитей, построенных из белков актина и миозина; нити актина входят своими концами в промежутки между нитями миозина. Эти нити образуют струк­туру, которая повторяется на всем протяжении волокна и лежит в основе поперечной исчерченности, видимой в обычный мик­роскоп. Нити актина — более тонкие, они лежат на участке b (см. рис. 14.4).

Рис. 14.4. Схема расположения субмикроскопических нитей в поперечнополосатом мышечном волокне (А.М. Gordon et al., 1966)

Они проходят сквозь поперечные перегородки, на­зываемые пластинками.

Миозиновые нити (рис. 14.4, а) толще и снабжены боковыми выступами, которые прикрепляются к нитям актина, образуя мос­тики. Полагают, что именно благодаря этим мостикам мышцы раз­вивают силу при сокращении. Посередине каждой нити миозина имеется участок (рис. 14,4, с), лишенный боковых выступов.

Когда мышца сокращается или подвергается растяжению, ни­ти актина и миозина скользят друг относительно друга, так что область их перекрывания становится длиннее или короче.

Рис. 14.5. Схема, показывающая степень перекрывания нитей миозина и актина в поперечнополосатом мышечном волокне при различных расстояниях между соседними пластинками Z (А.М. Gordon et al., 1966)

На рис. 14.5, показано, как изменяются пространственные от­ношения нитей при различных расстояниях между соседними пла­стинками Z (т. е. при различной плотности расположения попе­речных полос). Эти расстояния для представленных здесь случаев I—VI указаны также стрелками с соответствующими цифрами на рис. 14.3. При расстоянии 3,65 мк (положение I) нити актина и миозина уже не накладываются друг на друга и можно ожидать, что волокно не будет способно развивать силу; и действительно, примерно при таком растяжении сила сокращения падает до нуля. По мере сближения пластинок Z нити актина все глубже проникают в промежутки между нитями миозина, и, наконец, при расстоянии 2,2 мк (положение П) все боковые выступы на миозиновой нити приходят в контакт с нитью актина, образуя поперечные мостики. Если именно эти мостики ответственны за возникновение силы, то следует ожидать, что в диапазоне от положения I до положения II сила будет пропорциональная степени перекрывания нитей, и это подтверждается в исследованиях. При дальнейшем уко­рочении волокна число мостиков, которые могут образоваться, не изменяется, и сила остается постоянной, пока расстояние между пластинками 7 не уменьшится до 2,05 мк (положение III). В этот момент нити актина сходятся своими концами и сила начинает убывать. Она продолжает медленно убывать, пока расстояние не достигает 1,65 мк (положение V), когда концы миозиновых нитей приходят в соприкосновение с пластинками Z. При дальнейшем сокращении нити миозина должны сминаться; сила начинает убы­вать быстрее и, наконец, совсем исчезает.

Сила. Силовые качества

Сила – это способность, определяемая максимальной величиной мышечных усилий.

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.

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

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, называемой ауксотоническим (изотоническим). Мак­симальная сила в ауксотонических экспериментальных условиях (с растяжимой упругой связью между мышцей и датчиком силы) называется максимумом ауксотонического сокращения. Она гораз­до меньше силы, развиваемой мышцей при постоянной длине, т. е. при изометрическом 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 (рис. 14.6) активных нитей, Z- пластинок и сухожильно-мышечных соединений.

Сила — величина векторная. Две силы, действующие на тело, складываются по правилу параллелограмма (векторно ). Сила мышц измеряется тем максимальным напряжением, кото­рое она способна развить в условиях изометрического сокращения.

Максимальная сила будет зависеть прежде всего от количества и толщины мышечных волокон, образующих мышцу. Количество и толщина мышечных волокон обычно определяются по физиологическому поперечнику мышцы, под которым понимается площадь поперечного разреза мышцы (см²), проходящего через все мышеч­ные волокна. Толщина мышцы не всегда совпадает с ее физиологическим поперечником. Например, при равной толщине, мышцы с параллельным и перистым расположением волокон значительно отличаются по физиологическому поперечнику. Перистые мышцы имеют больший поперечник и обладают большей силой сокраще­ния. Чем толще мышца, тем она сильнее.

Важным в проявлении силы мышцы имеет характер прикрепления ее к костям и точка приложения силы в механических рычагах, образуемых мышцами, суставами и костями.Сила мышцы в значительной степени зависит от ее функционального состояния — возбудимости, лабильности и питания.Внутримышечная координация связана со степенью синхронности сокращения дви­гательных единиц мышцы, а межмышечная — со степенью координированности участвующих в работе мышц. Чем выше степень внутри- и межмышечной координации, тем больше максимальная сила человека. Спортивные тренировки значительно способствуют совершенствованию этих координационных механизмов, поэтому тренированный человек обладает большей максимальной и отно­сительной силой, т. е. силой мышц, отнесенной на 1 кг массы тела.

В этой связи в спорте имеются весовые категории (тяжелая ат­летика, борьба, бокс и др.).

Регуляция мышечной силы в организме человека. Двигатель­ная единица состоит из одного мотонейрона и группы иннервируемых им мышечных волокон (рис. 14.7). Размеры таких единиц широко варьируют. Поскольку каждое волокно подчиняется зако­ну «все или ничего», сила, развиваемая двигательной единицей при одиночном сокращении, варьирует слабо; либо все ее волокна воз­буждаются и сокращаются, либо все расслаблены. Однако разви­ваемая сила зависит от частоты стимуляции.

Сила и скорость сокращения мышцы увеличиваются также по мере активации (вовлечения) все большего количества двигатель­ных единиц. При этом чем меньше размеры (а, следовательно, и сила) каждой из них, тем тоньше регулировка общего усилия.

Соотношение между скоростью сокращения мышцы и си­лой (нагрузкой). При изотоническом сокращении мышца уко­рачивается тем медленнее, чем больше нагрузка.

Ненагруженная мышца укорачивается с максимальной скоро­стью, зависящей от типа мышечных волокон. Например, портняж­ная мышца лягушки сокращается со скоростью всего лишь 0,2 м/с (примерно, 10 длин мышцы в 1 с). Мышцы руки человека, которые гораздо длиннее, укорачиваются со скоростью 8м/с. Быстро уко­рачиваясь, мышца развивает меньшую силу, чем при медленном укорочении или после предварительного растяжения. Этим объ­ясняется тот общеизвестный факт, что быстрые движения возмож­ны, если не требуется большая сила, т. е. когда мышцы не нагру­жены (свободно двигаются) и, наоборот, максимальная мышечная сила требует медленных движений, например, при передвигании крупных предметов или подъеме штанги. Большой вес можно под­нять или столкнуть с места только очень медленно. Это вполне со­вместимо со способностью человека произвольно менять скорость мышечного сокращения.

Мощность мышцы равна произведению развиваемой ею силы на скорость укорочения. Например, максимальная мощность (200 Вт) мышцы нашей руки будет достигнута при скорости сокращения 2,5 м/с. Исследования показывают, что мощность выше при уме­ренных нагрузках и скоростях сокращения, чем в экстремальных условиях.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: