Режимы работы скелетных мышц

Во время сокращения мышц развиваются напряжения, которые в экспериментальных условиях реализуются в разных формах:

1. Изотонический режим работы мышц – это сокращение мышц, при котором происходит укорочение мышц при постоянном напряжении мышц, равной внешней нагрузке. В реальных условиях для здорового человека этот режим не характерен.

2. Изометрический режим работы – это сокращения мышц без изменения длины мышц. При этом мышцы развивают напряжение и совершают статическую работу.

3. Ауксотонический режим работы – это такие сокращения мышц, при которых меняются и длина, и напряжение мышц. Это связано как со сменой нагрузки, так и с передачей напряжения от собственно сократительных элементов – миофибрилл – к пассивным упругим соединительно-тканным элементам. Ауксотонический режим наиболее характерен для мышц спортсменов, выполняющих динамическую работу (чередуются сокращения и расслабления различных мышц и их групп).

Сократительная способность скелетных мышц характеризуется следующими показателями:

1) сила сокращения (различают общую силу, которую может развивать мышца, и абсолютную силу, т. е. силу на 1 см². поперечного сечения);

2) длина укорочения (зависит от числа саркомеров);

3) степень напряжения мышечного волокна (зависит от числа миофибрилл в мышечном волокне, при тренировке это число у спортсменов возрастает);

4) скорость укорочения;

5) скорость расслабления.

Указанные показатели зависят от исходной длины мышечных волокон и нагрузки на мышцы, что следует учитывать спортивным специалистам.

Особое значение для практики спорта имеют такие интегративные показатели, как сила, работа и мощность мышцы.

Сила зависит от числа возбужденных мотонейронов спинного мозга и синхронизации нервных импульсов, идущих к соответствующим мышечным волокнам. Как известно, мотонейрон и иннервируемые им мышечные волокна составляют нервно-мышечную единицу. Следовательно, сила мышц зависит от числа задействованных нервно-мышечных единиц.

Чем больше исходная длина мышцы, тем больше и развиваемая сила, так как активное сокращение суммируется с пассивным напряжением, возникающем при растяжении мышцы.

Работа – это энергия, затрачиваемая на перемещение с определенной силой на определенное расстояние. При изотоническом режиме работа не совершается, так как сила равна нулю. При изометрическом режиме работа равна нулю, так как тело не перемещается.

Существует закон средних нагрузок: можно совершить работу максимальной величины при нагрузках средней величины.

Статическая работа – это работа в режиме изометрического сокращения (фиксированная поза).

Динамическая работа – это работа, затрачиваемая на совершение движений (ауксотонический режим).

Статическая работа более утомительна, чем динамическая работа. Утомление объясняется накоплением в мышечных волокнах продуктов окисления: лактата и ПВК. Они уменьшают возможность генерации потенциала действия, а также ресинтеза АТФ и КФ. При изометрическом режиме (> 15 % от F_max) происходит кислородное голодание, следовательно, утомление увеличивается. Утомление зависит также от состояния ЦНС и от степени умственного напряжения.

Утомление – уменьшение работоспособности вследствие продолжительной деятельности, сопровождается повышением латентного периода и периода расслабления, а главное, уменьшением силы сокращения (вследствие уменьшения частоты импульсов мотонейронов).

 

 

РАБОТА 1. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ МЫШЦ И СИЛОВОЙ ВЫНОСЛИВОСТИ

Одним из показателей физического развития организма служит сила мышц. В настоящее время хорошо изучена сила различных мышц. Однако чаще всего пользуются определением силы мышц кисти и становой силы, которые являются суммарными показателями силы мышц, участвующих в осуществлении движения определенного типа. Задача данной работы состоит в определении силы мышц кисти, становой силы и силовой выносливости.

 

Материальное обеспечение

Кистевой и становой динамометры.

 

Последовательность выполнения задания

1. Определение силы мышц кисти.

Рассмотрите устройство кистевого динамометра. Кистевой динамометр имеет овальную форму и представлен стальной пружиной, степень сжатия которой регистрируется стрелкой. Используются кистевые динамометры разных марок: ДК-25 – для детей, ДК-50 – для женщин и подростков, ДК-100 – для мужчин, ДК-140 – для спортсменов.

Возьмите кистевой динамометр кистью правой руки, отведите ЕЁ от туловища до получения с ним прямого угла. Вторую руку опустите вниз вдоль туловища. Сожмите с максимальной силой пальцы правой кисти 5 раз, делая интервалы в несколько минут и каждый раз фиксируя положение стрелки. Наибольшее отклонение стрелки динамометра является показателем максимальной силы мышц кисти. Сделайте эти же определения для левой руки. Определите среднюю величину силы мышц правой и левой кисти, ошибку средней, среднее квадратическое отклонение.

2. Определение становой силы.

Становой динамометр состоит из упругого элемента, имеющего вид кольца, к которому жестко крепятся корпус с передаточным механизмом, рукоятка и крюк, надевающийся на соединительную планку с подставкой для упора ног.

Расположите рукоятку станового динамометра на уровне коленных суставов. На крюк динамометра наденьте соединительную планку, один из зацепов которой (в зависимости от роста испытуемого) соедините с подставкой для упора ног. Испытуемый должен встать на подставку. Согнитесь и возьмитесь двумя руками за рукоятку. При этом руки и ноги должны быть выпрямлены. Потяните с максимальной силой рукоятку вверх, выпрямляя при этом туловище. Повторите это движение 5 раз с интервалом в несколько минут. Определите среднее значение становой силы, ошибку средней и среднее квадратическое отклонение.

3. Определение силовой выносливости.

Для определения силовой выносливости уменьшите силу сжатия ручного динамометра так, чтобы она составляла 1/3 от максимальной. По секундомеру определите время, в течение которого будет удерживаться такое усилие.

Повторите определение, уменьшив силу сжатия на 50 % от максимальной.

Пользуясь данными, полученными всеми студентами группы, рассчитайте среднюю величину и ошибку средней.

 

Протокола выполнения задания

1.Определить среднюю величину силы мышц правой и левой кисти, ошибку средней, среднее квадратическое отклонение.

2.Определите среднее значение становой силы, ошибку средней и среднее квадратическое отклонение.

3. Пользуясь данными, полученными всеми студентами группы, рассчитать среднюю величину и ошибку средней.

4. Сделать выводы.

 

Контрольные вопросы

1. Каковы морфофункциональные особенности мышечного волокна?

2. Каковы два этапа механизма мышечного сокращения? Опишите их сущность.

3. Дайте характеристику форм мышечного сокращения. В чем их отличия?

4. Назовите режимы работы скелетных мышц и укажите их значение в спортивной практике.

5. Каковы показатели сократительной способности мышц?

6. Сравните статическую и динамическую работу мышц.

7. В чем физиологическая сущность утомления мышц?

 

Тест

1. ОсновныеМИ функцииЯМИ скелетныеХ мышц человека ЯВЛЯЮТСЯ…

а) опорно-двигательная и сенсорная;

б) содействие лимфотоку и доставка венозной крови к сердцу;

в) образование тепла;

г) депонирование гликогена.

2. При изометрическом сокращении мало изменяется…

а) температура;

б) сила сокращения;

в) длина мышцы.

3. При изотоническом сокращении изменяется…

а) электрическая активность мышцы;

б) длина мышцы;

в) напряжение мышцы.

4. Нервно-мышечная единица состоит из…

а) мотонейрона;

б) мотонейрона и синапса;

в) мотонейрона и мышечных волокон.

5. При большой частоте раздражения возникает…

а) зубчатый тетанус;

б) гладкий тетанус;

в) одиночное мышечное сокращение.

6. Для динамической работы характерен…

а) изометрический режим сокращения;

б) ауксотонический;

в) изотонический.

7. Работу максимальной величины можно совершить при нагрузках…

а) максимальной величины;

б) средней величины;

в) минимальной величины.

8. Сила сокращения зависит от…

а) общего числа активных нервно-мышечных единиц;

б) исходной длины мышцы;

в) скорости сокращения.

9. Утомление объясняется…

а) высокой и длительной импульсацией моторных нервных центров;

б) накоплением продуктов окисления;

в) усталостью.

10. Силовая выносливость измеряется…

а) временем удержания усилия, равного 1/3 от максимальной силы сжатия динамометра;

б) временем удержания максимального усилия;

в) временем удержания усилия в 50 % от максимального.