Анатомические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц

ВведениеСкоростные характеристики движений и действий объединены под общим названием - быстрота. В самых общих чертах она характеризует способность человека совершать действия в минимальный для данных условий отрезок времени. В соответствии с современными представлениями, под быстротой понимается специфическая двигательная способность человека к экстренным двигательным реакциям и высокой скорости движений, выполняемых при отсутствии значительного внешнего сопротивления, сложной координации работы мышц, и не требующих больших энерготрат.Физиологический механизм проявления быстроты, связанный, прежде всего, со скоростными характеристиками нервных процессов, представляется как многофункциональное свойство центральной нервной системы (ЦНС) и периферического нервно-мышечного аппарата (НМА). Выделяемые формы проявления быстроты относительно независимы друг от друга и слабо связаны с уровнем общей физической подготовленности. Вместе с тем, в быту, спорте и профессиональной деятельности, связанной с выполнением физических нагрузок, людям приходится сталкиваться и с другими формами проявления быстроты. Это, прежде, всего, передвижения человека с максимальной скоростью, различные прыжковые упражнения, связанные с перемещением собственного тела, единоборства и спортивные игры. Такие, комплексные, формы проявления быстроты, принято называть скоростными способностями человека. Для их эффективного проявления, кроме высоких характеристик нервных процессов, необходимы еще достаточный уровень скоростно-силовой подготовленности двигательного аппарата, мощности анаэробных систем энергетического обеспечения, а также совершенство двигательных навыков выполняемых упражнений и действий. Актуальность данной темы объясняется тем, что развитие быстроты реагирования на действия партнёра или соперника, в профессиональной деятельности и спорте имеют огромное значение. Цель данной работы изучить факторы, определяющие быстроту сокращения мышцы, быстроту двигательных действий человека, скорость движения звеньев тела.Для достижения цели были поставлены следующие задачи:1. Раскрыть основные понятия мышечной силы.2. Рассмотреть биомеханику мышечного сокращения.3. Изучить анатомические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц.4. Рассмотреть физиологические и биомеханические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц.В ходе написания курсовой работы были использованы следующие методы исследования: критический анализ литературы, сравнение и сопоставление, анализ и синтез, логическое рассуждение.Так же, при написании работы был изучен ряд источников информации, а именно труды Голомазова С.В., Самсоновой А.В., Попов, Г.И., Зверева А.А.Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников.1. Теоретические основы быстроты сокращения мышц1.1. Основные понятия мышечной силыПри изучении дисциплин «Физика» и «Биомеханика» вы познакомились с понятием силы как количественной меры взаимодействия тел.Под силой мышцы (или силой мышечной тяги) будем понимать силу, регистрируемую на ее конце (то есть количественную меру взаимодействия мышцы и регистрирующего прибора).Условно можно выделить три вида факторов, определяющих силу и скорость сокращения мышц:- анатомические;- физиологические;- биомеханические.Мышечная сила человека- это способность преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему посредством мышечных усилий.В теле человека насчитывается около 600 мышц. Мышцы составляют у мужчин - 42% веса тела; у женщин - 35%; в пожилом возрасте - 30%; у спортсменов - 45-52%. Более 50% веса всех мышц располагается на нижних конечностях, 25-30% - на верхних конечностях; 20-25% - в области туловища и головы.Силу мышц определяют с помощью динамометров и по максимальному весу поднимаемой штанги (тяжести). Например, средний показатель силы мышц кисти, измеренный с помощью динамометра, у женщин равен 30-35 кг, у мужчин - 40-45 кг. У спортсменов этот показатель в 1,5-2,0 раза большеМышечная сила отражает способность производить физическую силу. Если вы можете отжать, лежа на скамье, массу 300 фунтов (более 136 кг),то ваши мышцы способны произвести силу, достаточную чтобы справиться с грузом такой же массы. Даже без нагрузки (не пытаясь поднять массу) ваши мышцы должны производить силу, достаточную чтобы двигать кости, к которым они прикреплены.Развитие мышечной силы зависит от-количества активированных двигательных единиц;-типа активированных двигательных единиц;-размера мышцы;-начальной длины мышцы в момент активации;-угла сустава;-скорости действия мышцы.Двигательные единицы и размер мышцы. Величина производимой силы зависит от количества активированных двигательных единиц. Быстросокращающиеся двигательные единицы производят больше силы, чем медленно сокращающиеся, поскольку каждая быстросокращающаяся двигательная единица содержит больше мышечных волокон, чем медленно сокращающаяся двигательная единица. Подобно этому, чем больше мышца, тем больше волокон она содержит, и тем больше силы может произвести.Длина мышцы. Для мышц и их соединительных тканей (фасций и сухожилий) характерна эластичность. При растяжении эластичность проявляется в накоплении энергии. Во время последующей мышечной деятельности эта накопленная энергия освобождается, тем самым увеличивая силу. Длина мышцы ограничена анатомическим расположением и ее прикреплением к кости. Прикрепленная к скелету мышца в покое все же слегка напряжена вследствие небольшого растяжения. Если бы мышца избавилась от прикрепления, она расслабилась бы и ее длина стала бы чуть меньше.Проводившиеся измерения показывают, что мышца может произвести максимальную силу, если она первоначально была растянута на длину, на 20 % превышающую ее длину в покое. При таком растяжении мышцы сочетание накопленной энергии и силы мышечного сокращения, ведущее к производству максимальной величинысилы, оптимально. Увеличение или уменьшение длины мышцы более или менее 20 % снижает производство силы. Например, если длина растянутой мышцы в два раза превышает ее длину в покое, производимая сила практически будет равна нулю. Ввиду растяжения мышцы энергия в ней по-прежнему накапливается. В действительности чем больше мышца растягивается, тем больше энергии она накапливает.Однако необходимо учитывать еще один фактор. Сила, производимая мышечными волокнами во время мышечного сокращения, зависит от количества поперечных мостиков, соприкасающихся с актиновыми филаментами в любое данное время. Чем больше их число, тем сильнее мышечное сокращение. При перерастяжении мышечных волокон расстояние между актиновыми и миозиновыми филаментами еще больше увеличивается. Уменьшение площади перекрывания этих филаментов сокращает количество поперечных мостиков, которые необходимы для образования силы.Угол сустава. Поскольку мышцы производят силу с помощью скелетных рычагов, чтобы выяснить процесс движения, необходимо понять физическое расположение этих "мышечных блоков" и "рычагов костей". Рассмотрим двуглавую мышцу плеча. Сухожилие этой мышцы составляет всего 1/10 расстояния от локтевой опоры до массы, удерживаемой в руке. Поэтому чтобы удержать в руке объект массой 10 фунтов (4,5 кг), мышца должна приложить в 10 раз большую силу (100 фунтов или 45 кг). Сила, производимая мышцей, сообщается кости через мышечное прикрепление (сухожилие). Максимальное количество сообщаемой кости силы зависит от оптимального угла сустава. Угол сустава, в свою очередь, зависит от относительного положения сухожильного прикрепления к кости, а также от величины перемещаемой массы. В нашем примере лучшим углом для приложения силы в 100 фунтов (45 кг) является угол 100°. Большее или меньшее сгибание локтевого сустава приведет к изменению угла приложения силы, что уменьшит величину силы, сообщаемой кости.Скорость сокращения. Способность производить силу также зависит от скорости мышечного сокращения. При концентрическом сокращениипроизводство максимальной силы прогрессивно снижается с увеличением скорости. Например, вы пытаетесь поднять очень тяжелый предмет. Обычно вы делаете это медленно, концентрируя силу, которую можете приложить. Если вы схватите его и попытаетесь быстро поднять, скорей всего вам это не удастся сделать, кроме того, вы можете нанести себе травму. Совсем другое характерно для эксцентрических сокращений. Быстрые эксцентрические сокращения позволяют приложить максимальную силу.Поскольку единицы выражены в метрах в секунду, чем больше число, тем быстрее мышечное сокращение (движение со скоростью 0,8 м/с осуществляется быстрее, чем сокращение со скоростью 0,2 м за то же самое время).1. Мышцы, которые участвуют в осуществлении движения, можно разделить на:-агонисты (первичные двигатели);-антагонисты (оппоненты);-синергисты (помощники).2. Существует три основных типа мышечного сокращения:-концентрическое, при котором мышца сокращается;-статическое, при котором сокращение мышцы не сопровождается изменением угла сустава;-эксцентрическое, при котором мышца удлиняется.3. Увеличение производства силы достигается за счет вовлечения в работу большего числа двигательных единиц.4. Максимальное производство силы имеет место в том случае, если до начала действия мышца подверглась растяжению на 20 %. При этом оптимально сочетаются количество накопленной энергии и число связанных актиномиозиновых поперечных мостиков.5. Каждый сустав имеет оптимальный угол, при котором мышцы, обеспечивающие движение сустава, производят максимальную величину силы. Угол зависит от относительного положения мышечных прикреплений к кости и нагрузки на мышцу.6. На величину производимой силы влияет также скорость сокращения. При концентрическом сокращении максимальная сила развивается на основании более медленных сокращений. По мере приближения к нулевой скорости (статическое сокращение) увеличивается количество производимой силы. При концентрических сокращениях максимальное развитие силы обеспечивают более быстрые движения.Учитывая эти обстоятельства, при измерении изометрической силы необходимо строго соблюдать определенные позиции тела и угол соответствующих суставов. Несоблюдение этого правила может привести к значительным ошибкам. Сила идентичных групп мышц у разных людей неодинакова.Во-первых, изометрическая сила пропорциональна площади поперечного сечения мышцы. Если исходить из того, что геометрическая форма мышц у людей разного роста одинакова, то сила измеряется пропорционально квадрату линейной деменции (роста). Следовательно, увеличение роста на 20% дает увеличение силы на 44 %. Это дает определенные преимущества высокорослым людям при перемещении тяжестей руками, метании спортивных снарядов и т.п. Однако при преодолении веса собственного тела (например, при подтягивании на перекладине и т.п.) у них преимущества нет, так как масса тела увеличивается пропорционально кубу роста.Во-вторых, изометрическая сила зависит от пола и возраста. Половые различия мало выражены до полового созревания. Однако показатели силы у взрослых женщин ниже на 30- 35 % по сравнению с мужчинами. Частично это объясняется различием роста. Но после соответствующей коррекции силовые показатели у женщин в среднем составляют только 80 % от показателей мышечной силы у мужчин. Взрослые мужчины достигают максимума изометрической силы в возрасте около 30 лет, потом сила уменьшается.1.2. Биомеханика мышечного сокращенияСила — векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на материальную точку или тело со стороны других тел или полей (Б. М. Яворский, А. А. Детлаф, 1974). Сила полностью задана, если указаны ее численное значение, направление и точка приложения.В теории и методике физического воспитания рассматривают физическое качество силу как способность человека напряжением мышц преодолевать механические и биомеханические силы, препятствующие действию (Зациорский В. М., 1972; Л. П. Матвеев, 1991).Мышцы могут проявлять силу: без изменения своей длины (изометрический режим), при уменьшении длины (изотонический режим), при удлинении (эксцентрический режим), при использовании специальной аппаратуры возможно соблюдение изокинетического режима (в ходе сокращения мышц соблюдается либо постоянная скорость, либо сила).Силовое проявление мышцы зависит от:- интенсивности активации мотнейронного пула спинного мозга данной мышцы;- количества активированных двигательных единиц и мышечных волокон;- количества миофибрилл в каждом мышечном волокне;- скорости сокращения миофибрилл, которая зависти от активности миозиновой АТФ-азы и величины внешнего сопротивления;- законов механики мышечного сокращения (сила - длина мышцы, сила - скорость сокращения);- начального состояния исполнительного аппарата (утомленные мышечные волокна демонстрируют меньшую силу).Спортсмен при желании сократить какую-либо мышцу активизирует соответствующий двигательный нейрон в коре головного мозга, который посылает импульсы в спинной мозг к мотонейронному пулу, обслуживающему данную мышцу. Поскольку в мотонейронном пуле размеры мотонейронов различаются, то при низкой частоте импульсации из ЦНС могут активироваться только низкопороговые мотонейроны. Каждый мотонейрон иннервирует свои мышечные волокна. Поэтому активация мотонейрона приводит к рекрутированию или возбуждению соответствующих мышечных волокон. Каждое активное мышечное волокно под влиянием электрических импульсов выпускает из СПР ионы кальция, которые снимают ингибитор с активных центров актина. Это обеспечивает образование актин-миозиновых мостиков и начало их поворота и мышечного сокращения. На поворот мостиков и отсоединение актина от миозина тратится энергия одной молекулы АТФ. Продолжительность работы мостика составляет 1 мс. Вероятность образования мостиков зависит от взаимного расположения между собой нитей актина и миозина, отсюда возникает зависимость сила — длина активной мышца, а также от скорости взаимного перемещения (скольжения) их одной по отношению к другой, соответственно, имеем зависимость «сила-скорость».Зависимость «сила — длина активного мышечного волокна» определяется, как правило, относительным расположением между собой головок миозина и активных центров актина. Максимальное количество мостиков возникает при некоторой средней длине мышцы. Отклонение от этой длины в большую или меньшую сторону ведет к снижению силовых проявлений мышечного волокна (мышцы). Однако, в случае растяжения некоторых мышц, еще не в активном состоянии, могут возникать значительные силы сопротивления растяжению, например, в мышцах сгибателях голеностопного или лучезапястного сустава. Эти силы связаны с растяжением соединительных тканей, например, перемезиума. В биомеханике в таком случае говорят о параллельном упругом компоненте мышцы. Упругостью обладают сухожилия, зет-пластинки саркомеров и нити миозина, к которым прикреплены головки. Такую упругость называют последовательной упругой компонентой.Наличие последовательной упругой компоненты в мышечных волокнах приводит к тому, что с ростом числа рекрутированных МВ увеличивается жесткость мышцы -коэффициент упругости (В. М. Зациорский с соав., 1981).Растягивание активной мышцы приводит не только к накоплению энергии упругой деформации в последовательной упругой компоненте, но и к прекращению работы мостиков, а именно, они перестают отцепляться за счет энергии молекул АТФ. Разрыв мостиков происходит благодаря действию внешней — механической силы. В итоге отрицательная работа мышц выполняется с очень высоким коэффициентов полезного действия, с минимальными затратами АТФ, а значит и кислорода.У части гистологических элементов мышечной ткани видны сократительные единицы – саркомеры. Это обстоятельство позволяет различать два типа мышечных тканей: поперечнополосатую, гладкую и сердечную. Сократительную функцию скелетной мышечной ткани контролирует нервная система. Непроизвольные мышцы имеют вегетативную двигательную иннервацию, а также развитую систему гуморального контроля их сократительной активности. Для гладких мышц характерна выраженная физиологическая и репаративная регенерация. В составе же скелетных мышечных волокон присутствуют стволовые клетки, поэтому скелетная мышечная ткань потенциально способна к регенерации. Кардиомиоциты находятся в фазе G0 клеточного цикла, а стволовые клетки в сердечной мышечной ткани отсутствуют; по этой причине регенерация кардиомиоцитов невозможна.В теории и методике физического воспитания рассматривают физическое качество силу как способность человека напряжением мышц преодолевать механические и биомеханические силы, препятствующие действию.Мышцы могут проявлять силу: без изменения своей длины (изометрический режим), при уменьшении длины (изотонический режим), при удлинении (эксцентрический режим), при использовании специальной аппаратуры возможно соблюдение изокинетического режима (в ходе сокращения мышц соблюдается либо постоянная скорость, либо сила).Силовое проявление мышцы зависит от:- интенсивности активации мотнейронного пула спинного мозга данной мышцы;- количества активированных двигательных единиц и мышечных волокон;- количества миофибрилл в каждом мышечном волокне;-скорости сокращения миофибрилл, которая зависти от активности миозиновой АТФ-азы и величины внешнего сопротивления;- законов механики мышечного сокращения (сила — длина мышцы, сила - скорость сокращения);- начального состояния исполнительного аппарата (утомленные мышечные волокна демонстрируют меньшую силу).2. Факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц2.1. Анатомические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышцАнатомический поперечник характеризует величину мышцы: длину, ширину, толщину. Под ним понимается площадь поперечного сечения всей мышцы, проходящая в наиболее широкой части брюшка перпендикулярно к длинной оси.Физиологический поперечник характеризует силу мышцы, поэтому под ним понимают суммарную площадь поперечного сечения всех мышечных волокон.П. Ф. Лесгафт установил общие закономерности перестройки костей под влиянием работы скелетных мышц:- кости развиваются по всем параметрам тем лучше, чем сильнее действуют на них окружающие мышцы; при наименьших мышечных усилиях кости становятся тоньше, длиннее и слабее;- формообразование кости изменяется от мышечных сокращений: там, где в местах прикрепления они сильнее, кость растет медленнее, разрастаясь в сторону меньшего сопротивления;- мышечные фасции оказывают боковое давление на надкостницу, способствуя вместе с мышцами росту кости в ширину;- скелетные мышцы развивают большие усилия при наличии большого физиологического поперечника и малой поверхности опоры или приложения силы, либо при относительной малом поперечнике, но большой поверхности опоры или приложения силы;- фасции, апоневрозы и сухожилия оказывают сокращающимся мышцам подмогу, увеличивая их действие на опору;- кости устроены таким образом, что при наибольшей легкости имеют наибольшую прочность и выполняют роль рычагов, приспособленных к ловким и быстрым движениям;- соединения костей при наименьшей площади сочленений обеспечивают наибольшее разнообразие и объем движений, при этом капсулы и связки, хотя и находятся под влиянием мышц, не ограничивают размаха движений.К анатомическим факторам, определяющим силу сократительного компонента мышцы и скорость его сокращения, относятся:площадь поперечного сечения мышечного волокна (Sмв);количество мышечных волокон (nмв)ход мышечных волокон (прямой или перистый);длина мышечных волокон;состав мышц.Площадь поперечного сечения мышечного волокна (Sмв)Сила сократительного компонента мышцы во многом зависит от площади его поперечного сечения. Экспериментально установлено, что чем больше площадь поперечного сечения мышечного волокна, (то есть, чем оно толще), тем большую силу оно способно развить. У не занимающихся физической культурой и спортом диаметр мышечных волокон равен 20 – 80 мкм, следовательно, площадь поперечного сечения мышечных волокон варьирует от 300 мкм2 до 5000 мкм2. У бодибилдеров площадь поперечного сечения мышечных волокон значительно больше. Она может достигать 20000 мкм2. На площадь поперечного сечения мышц влияет ряд факторов, таких как: расположение мышцы (верхние или нижние конечности), пол, возраст, особенности конституции человека, а также его уровень тренированности или степень гиподинамии.Количество мышечных волокон (nмв)Количество мышечных волокон – второй анатомический фактор, определяющий силу сократительного компонента мышцы. Чем больше волокон содержит мышца, тем большую силу она способна проявить при прочих равных условиях. Число волокон в мышцах различно (табл. 4.1). Так, прямая мышца бедра содержит несколько десятков тысяч волокон, а икроножная – более миллиона.Таблица 1 – Количество волокон в скелетных мышцах человекаНазвание мышцыКоличество волоконплечелучевая129200портняжная128150прямая бедра27000передняя большеберцовая271350икроножная1033000Площадь поперечного сечения мышцы (Sм) равна площади поперечного сечения мышечного волокна (Sмв) умноженной на количество волокон (nмв): Sм= Sмв nмв.В анатомии, физиологии и биомеханике хорошо известен принцип Вебера: «Сила мышц, при прочих равных условиях, пропорциональна ее поперечному сечению» (Ухтомский А.А, 1927.– С. 72). Из мышц, обслуживающих тазобедренный сустав, самый большой физиологический поперечник у односуставных разгибателей бедра (большой ягодичной м.): 30,3±9,4 см2. Из мышц, обслуживающих движения в коленном суставе самый большой физиологический поперечник – у четырехглавой мышцы бедра: 56,0±11,0 см2. Из мышц, обслуживающих голеностопный сустав – у камбаловидной м.: 23,7±10,6 см2. Эти мышцы носят название антигравитационных.Преобладание физиологических поперечников этих мышц над их антагонистами связано с необходимостью постоянно противодействовать силе тяжести (гравитации). Именно с этим связан тот факт, что площадь поперечного сечения мышц-разгибателей нижних конечностей (антигравитационных мышц) относится к площади поперечного сечения их антагонистов как 2:1, в то время как для мышц верхних конечностей это отношение составляет 1:1.Следует запомнить, что тренировка на развитие силы мышцы приводит к увеличению площади ее поперечного сечения. Возрастание этого показателя происходит за счет увеличения площади поперечного сечения мышечных волокон (гипертрофии мышечных волокон). Увеличения количества мышечных волокон (гиперплазии) в мышце не наблюдается.Ход мышечных волоконХод мышечных волокон определяет, как силу сократительного компонента мышцы, так и скорость его сокращения.В организме человека, кроме веретенообразных мышц с прямым ходом волокон, имеются перистые мышцы. В перистых мышцах не вся сила, генерируемая мышечным волокном, передается сухожилию. Это связано с тем, что мышечные волокна расположены под углом к длиннику мышцы. Этот угол называется углом перистости. Чем больше угол перистости, тем больше проигрыш в силе, передаваемой мышечным волокном сухожилию. Теоретически, если угол перистости равен 90 град, мышечное волокно не оказывает тянущего усилия на сухожилие. Однако в реальных условиях угол перистости варьирует в пределах от 10 до 30 град. Расчеты показывают, что проигрыш в силе из-за расположения мышечного волокна под углом к сухожилию небольшой. Однако благодаря перистой архитектуре в том же объеме, какой занимает веретенообразная мышца, может быть «упаковано» значительно больше мышечных волокон, поэтому значительно возрастает физиологический поперечник, а, следовательно, и сила, развиваемая перистой мышцей. Благодаря перистой архитектуре камбаловидная мышца будет выигрывать в силе у мышцы с параллельным ходом мышечных волокон более чем в 10 раз. Следует отметить, что в гипертрофированных мышцах углы перистости больше.Именно поэтому большинство антигравитационных мышц имеет перистое строение. К ним относятся: четырехглавая мышца бедра, трехглавая мышца голени. Следует отметить, что, с одной стороны, перистая мышца превышает показатели мышцы с прямым ходом мышечных волокон по силе сокращения, с другой – во столько же раз проигрывает в скорости сокращения.Длина мышечных волокон определяет, как силу, так и скорость сокращения мышцы. Стало аксиомой утверждение, что «короткие мышцы сильные, длинные – быстрые». Принцип Бернулли гласит, что степень сокращения мышцы при прочих равных условиях пропорциональна длине ее волокон. Поэтому, чем длиннее мышца, тем в большей степени она способна укоротиться за единицу времени и, следовательно, тем больше ее скорость сокращения.Состав мышцОт того, из какого типа волокон состоит мышца, зависит как сила сократительного компонента, так и скорость его сокращения.Типы мышечных волокон:медленные неутомляемые (I тип);быстрые неутомляемые или промежуточные (IIА тип);быстрые утомляемые (IIВ тип).Мышечным волокнам соответствуют различные двигательные единицы (ДЕ).Состав мышечных волокон разных мышц сильно отличается и в одной и той же мышце имеет огромные индивидуальные различия, зависящие от врожденных типологических особенностей человека. Более подробная информация приведена в первой главе.2.2. Физиологические и биомеханические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышцК физиологическим механизмам регуляции силы и скорости сокращения мышцы относятся:частота (паттерн) разрядов двигательной единицы (ДЕ);число активных ДЕ;синхронизация работы ДЕ.Прежде чем перейти к рассмотрению влияния этих механизмов на силу и скорость сокращения мышц, вспомним определение ДЕ.ДЕ называется система, включающая α-мотонейрон и иннервируемые им мышечные волокна.Частота разрядов ДЕПри увеличении частоты разрядов ДЕ, то есть нервных импульсов, поступающих из ЦНС к мышце, происходит переход от слабого одиночного сокращения к сильным тетаническим сокращениям мышечных волокон.Число активных ДЕЧисло ДЕ, активных в процессе сокращения мышцы, определяется «принципом размера» или правилом Хенеманна. Установлено, что имеется стабильный порядок рекрутирования ДЕ: вначале рекрутируются ДЕ S типа, иннервируемые мотонейронами, имеющими небольшой диаметр аксона. По мере усиления сокращений начинают рекрутироваться ДЕ FR типа, содержащие быстрые неутомляемые волокна, затем – ДЕ FF типа, содержащие быстрые утомляемые волокна, иннервируемые мотонейронами, имеющими самый большой диаметр аксона. С точки зрения механики, этот принцип очень целесообразен, так как создается возможность тонкой градации мышечной силы во всем физиологическом диапазоне.Принцип размера позволяет объяснить факты, полученные эмпирическим путем. Все спортсмены, применяющие силовые упражнения, хорошо знают, что, используя небольшие отягощения, невозможно эффективно наращивать силу мышц. Для развития силовых способностей необходимо применять отягощения, близкие к максимальным.Эту закономерность можно объяснить следующим. При развитии силовых способностей, если применяются небольшие отягощения, рекрутируются только мышечные волокна I типа, так как мышце нет необходимости развивать высокий уровень силы. Для преодоления субмаксимальных или максимальных отягощений мышца должна развить максимально возможную силу. Поэтому в сокращение вовлекаются все типы мышечных волокон, особенно IIB типа, дающие в процессе тренировочных воздействий максимальное увеличение поперечного сечения и, как следствие – силы мышц.Синхронизация работы мышцСинхронизация работы ДЕ – увеличение силы тяги мышцы за счет одновременной активации большого количества мышечных волокон. Исследованиями установлено, что тренировка силовой направленности повышает степень синхронизации работы ДЕ.Существует ряд биомеханических факторов, влияющих на проявление силы и скорости сокращения мышцы в преодолевающем и уступающем режимах сокращения.К этим факторам относятся:длина мышцы;режим работы мышцы;значение внешней силы.Длина мышцы. Еще в 1895 году М. Бликс показал, что при растягивании активной поперечнополосатой мышцы под воздействием внешней нагрузки ее сила вначале возрастает, а затем уменьшается. Максимум силы получил название максимума Бликса, а длина, при которой он достигался – длины покоя. Последующие исследования показали, что появление максимума связано с особенностями строения мышцы (наличие мышечных волокон (сократительного компонента) и соединительно-тканных образований (упругого компонента мышцы)). Если мышцу освободить от нагрузки, она укоротится до определенной длины. Такая длина получила название равновесной.1209832302500Рисунок 1 – Зависимость «длина-сила» для мышц нижних (а) и верхних (б) конечностей. Обозначения: А – равновесная длина, Б – длина покояУстановлено, что у человека вид зависимости «длина–сила» активных мышц определяется соотношением сократительного и упругого компонентов. У мышц, богатых соединительно-тканными образованиями (например, у мышц нижних конечностей человека), зависимость «длина–сила» является монотонно-возрастающей. Если соединительно-тканных образований мало, то кривая имеет минимум.Из этого следует, что при одной и той же длине мышцы нижних конечностей при растягивании способны развить большую силу, чем мышцы верхних конечностей.Режим сокращения мышцыИзвестно, что мышца может работать в нескольких режимах сокращения:преодолевающем (концентрическом) – длина мышцы уменьшается;уступающем (эксцентрическом) – длина мышцы увеличивается;изометрическом – длина мышцы не изменяется.Установлено, что на силу, развиваемую мышцей, влияет режим сокращения. Если возбужденную мышцу растягивать и регистрировать силу при определенных значениях длины или, наоборот, растянув, дать возможность укорачиваться, то окажется, что при эксцентрическом режиме сокращения (мышца растягивается) при одних и тех же значениях длины мышца развивает большее усилие, по сравнению с концентрическим режимом.Предшествующий режим сокращения мышцыРабота мышц при выполнении движений человеком значительно отличается от таковой при имитации ее в лабораторных условиях. Это связано с тем, что обычно в движениях укорочению мышцы предшествует ее растяжение. Еще И.М. Сеченовым было отмечено, что мышца, сокращаясь в преодолевающем режиме, способна развить большую силу, если этому сокращению предшествовала работа в уступающем режиме (то есть мышца была предварительно растянута). Такой режим работы получил название «баллистический». Последующие исследования подтвердили этот факт. Следует отметить, что техника движений спортсменов учитывает этот фактор повышения силы мышц. Так, например, в метании копья, спортсмен перед выполнением финального усилия находится в позе «натянутого лука», то есть значительно растягивает основные мышцы, чтобы их сокращение в концентрическом режиме было более сильным. Та же закономерность характерна для техники бега и ходьбы, толкания ядра, метания диска, прыжка в высоту, выпрыгивания вверх с места, приседания со штангой.Значение внешней силы. Мышца работает в преодолевающем режиме, если ее длина уменьшается. Как пример — сгибание руки в локтевом суставе, удерживая в руке гантель. Преодолевающий режим является разновидностью динамического режима работы мышц. При работе в этом режиме усилие, развиваемое мышцами больше внешней силы (правильнее, конечно, говорить, что момент силы, развиваемый мышцами, больше момента внешней силы). Мышца как бы «преодолевает» внешнюю нагрузку. Если мышца сокращается, преодолевая внешнюю силу (например, вес груза), то с увеличением веса груза наблюдаются три закономерности:увеличивается время от момента стимуляции мышцы до начала ее укорочения;уменьшается высота подъема груза;скорость сокращения мышцы снижается.Первыми зависимость между силой и скоростью (зависимость «сила-скорость») укорочения мышц лягушки получили В. Фенн и Б. Марч. Нобелевский лауреат Арчибальд Хилл посвятил много времени изучению энергетических процессов, протекающих в мышце. Ему удалось получить соотношение между скоростью сокращения мышцы и силой, которое носит теперь его имя. Оно называется «характеристическое уравнение Хилла».Проведенные впоследствии эксперименты на мышцах человека подтвердили данные, полученные А. Хиллом: чем больше внешняя сила, тем ниже скорость сокращения мышцы. Исследования спортивных движений показали, что между дальностью метания и весом ядер наблюдается зависимость, близкая к гиперболической. То есть, чем больше вес снаряда, тем меньше результат.Отрицательная скорость сокращения мышц соответствует эксцентрическому режиму, положительная – концентрическому. В концентрическом режиме большие значения силы также развиваются при небольших значениях скорости.Таким образом, в настоящее время в мышечной механике достоверно установлена следующая закономерность: с увеличением значений внешней силы скорость сокращения мышц уменьшается. Зависимость нелинейная (гиперболическая).ЗаключениеБыстрота - это способность человека в определённых специфических условиях мгновенно реагировать с высокой скоростью движений на тот или иной раздражитель, выполняемых при отсутствии значительного внешнего сопротивления, сложной координации работы мышц в минимальный для данных условий отрезок времени и не требующих больших энергозатрат. Физиологический механизм проявления быстроты представляется как многофункциональное свойство, зависящее от состояния нервной системы (ЦНС) и её двигательной сферы периферического нервно-мышечного аппарата (НМА). Показатель, характеризующий быстроту (быстродействие) как качество, определяется временем одиночного движения, временем двигательной реакции (реагирование на сигнал) и частотой одинаковых движений в единицу времени называется темпом. Различают несколько элементарных и комплексных форм проявления быстроты: Быстрота простой и сложной двигательной реакции; Быстрота одиночного движения (темп движения); Быстрота сложного (многоуровневого движения связанного с изменением положения тела) Частота не нагруженных движений.Эти формы относительно независимы и слабо связаны с уровнем физической подготовленности. Показатели скорости в естественных условиях зависят от развиваемого ускорения, а оно определяется силой мышц, и через нee массой тела, или его звеньев, длиной рычага, общей длиной тела и т.д. Список использованных источников1. Бароненко, В.А. Здоровье и физическая культура студента: Учебное пособие / В.А. Бароненко, Л. А. Рапопорт. - М.: Альфа-М, 2017. - 352 c.2. Вайнер, Э.Н. Лечебная физическая культура (для бакалавров) / Э.Н. Вайнер. - М.: КноРус, 2017. - 480 c.3. Голомазов, С.В. Кинезиология точностных действий человека / С.В. Голомазов. - М.: СпортАкадемПресс, 2016. - 335 c.4. Зациорский, В.М. Биомеханика двигательного аппарата человека / В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов.- М.: Физкультура и спорт, 1981.- 143 с.5. Зверев А.А. Аникина Т.А. Крылова А.В., Зефиров Т.Л. Физиология мышц: учебно-методическое пособие для студ. высш. учебн. заведений / Казань, КФУ, 2016. – 41 с6. Капилевич Л.В. Биомеханика двигательной активности: учебное пособие / Л.В. Капилевич, В.И. Андреев, Е.В. Кошельская. – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2012. – 146 с.7. Кичайкина, Н.Б. Биомеханика двигательных действий /Н.Б.Кичайкина, А.В.Самсонова : учебно-методическое пособие /Под ред Н.Б. Кичайкиной.- СПб: НГУ им. П.Ф.Лесгафта, 201.- 183 с.8. Курысь, В.Н. Биомеханика. Познание телесно-двигательного упражнения: Учебное пособие / В.Н. Курысь. - М.: Советский спорт, 2013. - 368 c.9. Полилов, А.Н. Биомеханика прочности волокнистых композитов / А.Н. Полилов. - М.: Физматлит, 2018. - 328 c.10. Попов, Г.И. Биомеханика двигательной деятельности: учеб. для студ. учреждений высш. проф. образования /Г.И.Попов, А.В. Самсонова.- М.: Издательский центр «Академия», 2018.- 320 с.11. Решетников, Н.В. Физическая культура: Учебник / Н.В. Решетников. - М.: Академия, 2018. - 288 c.12. Самсонова, А.В. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие /А.В.Самсонова, Е.Н. Комиссарова / Под ред А.В.Самсоновой .- СПб., 2016.- 217 с.13. Самсонова, А.В. Некоторые факторы, влияющие на площадь поперечного сечения мышц /А.В. Самсонова //Вестник Петровской академии, Санкт-Петербург, 2016.- 2(16).- С.52-5514. Самсонова А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека / А.В. Самсонова.- СПб: Кинетика, 2018.- 159 с. ил.15. Холодов Ж.К., Кузнецов В.С.. Теория и методика физического воспитания с спорта: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский цент «Академия», 2016. - 480 с.