М’язи. Робота м’язів
М’язи як частина опорно-рухової системи
Опорно-рухова система – комплекс кісток, хрящів, суглобів, зв’язок і м’язів, який дає опору тілу і забезпечує пересування в просторі, а також рух окремих частин тіла відносно один одного.
У людини – близько 600 скелетних м’язів. Які дають змогу їй пересуватися у просторі – ходити, бігати, рухати окремі частини тіла; підтримувати рівновагу та певну позу тіла. Вони є місцем, де запасається глікоген. Скелетні м’язи містять специфічні рецептори м’язового чуття, які дають змогу контролювати положення тіла. Один з результатів м’язового скорочення є вироблення тепла. М’язи виконують захисну функцію – м’язи живота (органи черевної порожнини від зовнішніх факторів) та беруть участь у дихальних рухах – діафрагма, міжреберні м’язи.
Основними фізіологічними функціями м’язів є збудливість і скоротливість.
М’язи – це активна підсистема опорно-рухової системи.
В організмі людини є три види м’язової тканини: поперечно-смугаста скелетна (посмугована), поперечно-смугаста серцева та гладенька (непосмугована). М’язи, що прикріплюються до кісток скелета і прииводять в рух тіло складаються з поперечно-смугастої скелетної м’язової тканини.
Робота м’язів. Статистична і динамічна робота м’язів, їх втомлюваність та її фізіологічні причини.
Під час скорочення м’язи здатні виконувати механічну роботу. Величезна робота м’яза (А) визначається добутком сили (Р) на відстань (S), на яку дана сила перемістить вантаж, або добутком маси (m) на висоту (h) піднімання даного вантажу. Величина роботи залежить від швидкості скорочення м’язів при виконанні цієї роботи необхідно враховувати правило середніх навантажень: максимальна робота буває лише при середніх навантаженнях, а при незначних навантаженнях і при надмірних величинах робота зменшується.
Більш точним і важливим показником ефективності роботи м’язів є коефіцієнт корисної дії (ККД). Це відношення виконаної механічної роботи (А) до загальних енергетичних витрат (Q). Q складається із витрат на механічну роботу і на утворення тепла (Н), тобто
Q = А + Н, звідки ККД = А/Q.
ККД м’язів людини складає 25-30%, тобто тільки 30% всієї енергії скорочення витрачається на механічну роботу, а 70% розсіюється у вигляді тепла. Це тепло необхідне для підтримання сталої температури тіла.
Робота м’язів супроводжується витратами енергії. Енергія для скорочення м’язів утворюється при розпаді та окисненні органічних сполук (вуглеводів). Для процесів окиснення потрібен кисень.
Поживні речовини, кисень постачаються м’язам, а продукти розпаду виносяться від м’язів кров’ю.
Робота (працездатність) залежить від правильного підбору величини нагрузок, темпу і величезне значення має стан нервової системи (свідомість).
Роботу м’язів поділяють на статичну і динамічну:
- статична (утримання вантажу, пози) – м’язи при цьому знаходяться в тривалій напрузі, але не змінюють свого положення в просторі.
- динамічна (біг, їзда на велосипеді) – м’язи при цьому по черзі скорочуються і розслаблюються, тобто здійснюється їхнє переміщення. Ця робота менше втомлива.
Тривала безперервна робота викликає поступове зниження працездатності – втому.
Статична робота.
У процесі праці людина виконує різноманітні рухи, пов’язані як з переміщенням предметів і знарядь праці з певною швидкістю та переборенням певної їх протидії, так і з урівноважуванням якоїсь протидії за умови нерухомого положення частин тіла (утримання вантажу, тиск на нерухому поверхню, здавлювання). Режими м’язової діяльності при цьому різні.
Розрізняють три режими м’язової діяльності:
– ізотонічний, коли напруження м’яза залишається постійним, а довжина його змінюється (зменшується);
– ізометричний, коли довжина м’яза залишається постійною, а напруження зростає;
– ауксотонічний (змішаний), коли м’яз змінює напруження і скорочується (найпоширеніший).
Робота, при якій напруження м’язів розвивається без зміни їх довжини і без активного переміщення у просторі рухових ланок, називається статичною. Статичні напруження людини у процесі праці пов’язані з підтриманням у нерухомому стані предметів і знарядь праці, а також підтриманням робочої пози. Залежно від характеру діяльності м’язів статична робота поділяється на два види:
– статична робота, яка здійснюється шляхом активної протидії силам, що виводять тіло або його частини з рівноваги. Збереження рівноваги досягається внаслідок титанічного напруження м’язів під дією потужних нервових імпульсів і пов’язане з великими витратами енергії;
– статична робота, при якій тіло, змінюючи позу, знаходить нове положення рівноваги і пристосовується до сил, які діють на нього. Така робота забезпечується особливим станом м’язів — тонусом.
М’язовий тонус — це тривале, без ознак швидкої втоми, напруження скелетних м’язів, яке забезпечує підтримання пози людини. Отже, при тонусі м’язова робота виконується під дією слабих нервових імпульсів, характеризується меншими затратами енергії і може тривати довгий час.
Динамічна робота.
Робота, при якій напруження м’язів супроводжується зміною їхньої довжини і переміщенням у просторі тіла або якоїсь ланки рухового апарату, називається динамічною. На відміну від статичної роботи, яка вимірюється часом підтримання м’язового напруження (кг/с), динамічна робота вимірюється показниками механічної роботи — кілограм-метрами (кг•м), тобто має зовнішній ефект. Водночас більш втомливою є статична робота, оскільки постійне напруження однієї і тієї ж м’язової групи супроводжується зменшенням у ній кровообігу, що не забезпечує своєчасного окислення продуктів розпаду. Під час динамічної роботи м’язові напруження перегруповуються, що сприяє відновленню працездатності м’язів у процесі праці.
Доведено, що напруження при статичній роботі в 5 разів перевищує напруження, викликане динамічною роботою. На відновлення енергії в разі статичної роботи необхідно в 3—4 рази більше часу, ніж у разі динамічної. Тому статичне навантаження, яке виникає при маніпулюванні органами керування, не повинно перевищувати 15 % максимального зусилля руки (ноги) за даної робочої пози. При зусиллях понад 25 % від максимального втома настає через 5 хв, а при зусиллях, що перевищують 50 % максимального, м’яз витримує статичне напруження не довше як 1 хв.
Робота м'язів завжди є змішаною
Рухи людини дуже різноманітні. У звичайних умовах м'язи людини ніколи не здійснюють динамічну чи статичну роботу в строго ізольованому вигляді. Робота м'язів завжди є змішаною. Тим не менш, у локомоціях[1] може переважати або динамічний, або статичний характер м'язової роботи. Тому характеризуючи м'язову діяльність в цілому, говорять про її статичний або динамічний характер. Біг, ігри, плавання є динамічною роботою, а утримування на вазі штанги, гирі або гантелей - статична робота.
Довжина м'язового черевця обумовлює висоту підняття вантажу; в середньому, м'язи при повному скорочення коротшають приблизно на половину своєї довжини (довжина сухожилля, зрозуміло, не змінюється - воно тільки передає рух на певний пункт).
Робота, яка виконується м’язом, залежить від його сили. Розрізняють максимальну та абсолютну силу. Максимальну силу визначають максимальним вантажем, який здатен підняти м’яз. Ця сила знаходиться в прямо пропорційній залежності від поперечного перерізу м’яза. Але фізіологічний поперечний переріз (сума поперечних перерізів усіх м’язових волокон) співпадає з геометричним лише в м’язах з поздовжнім ходом волокон, а в м’язів із косим розташуванням волокон сума поперечних перерізів кожного волокна може значно перевищувати геометричний поперечний переріз. Тому м’язи з косо розташованими волокнами сильніші за м’язи з поздовжніми волокнами.
Для порівняння сили м’язів вираховують абсолютну силу – відношення максимальної сили до площі фізіологічного перерізу. Знайдено, що найбільший вантаж, який в змозі утримувати мускул з поперечником в 1 см2, в середньому дорівнює 10 кг – так звана абсолютна м'язова сила. Наприклад, абсолютна сила литкового м’яза – 5,9 кг/см2, жувального – 10 кг/см2, триголового м’яза плеча – 16,8 кг/см2.
Розвиток швидкості. Під швидкістю розуміються рухові дії, що виконуються в мінімальний відрізок часу.
Швидкість залежить від швидкості м'язового скорочення, потужності мобілізації хімічної енергії в м'язовому волокні і в перетворенні її в механічну енергію скорочення. Найбільший ефект у розвитку швидкості можна досягти у віці від 8 до 15-16 років.
Швидкість розвивається при повторному виконанні швидкісних вправ. Виконання швидкісної роботи з скороченими інтервалами відпочинку веде до розвитку швидкісної витривалості.
Біохімічні процеси, що відбуваються в м'язах при швидкісних і силових навантаженнях, дуже схожі, тому розвиток швидкості позитивно впливає на розвиток сили.
Швидкість розвивається за допомогою вправ, які виконуються в максимально швидкому темпі. Тренуватися треба частіше, повторювати навантаження при повному відновленні швидкісних якостей.
Розвиток спритності. Спритність - це здатність швидко опановувати новими рухами і перебудовувати рухову діяльність відповідно до вимог раптово мінливої обстановки. Критеріями спритності служать координація і точність рухів.
Для розвитку спритності використовують спортивні ігри, елементи акробатики і спортивної гімнастики, боротьбу і т. д.
Розвиток спритності пов'язаний з віком, статтю, статурою і т. д.
Втома.
Втома розвивається тим швидше, чим більше навантаження на м’язи і частіше їх скорочення. Це закономірний результат попередньої роботи, вона запобігає надмірному виснаженню.
Причини стомлення м’язів.
1.Нервово-м’язовий синапс, по якому збудження передається з нерва на м’яз, стомлюється раніше, ніж м’язові волокна.
2.Накопичення в м’язі недоокислених продуктів розпаду (молочної кислоти) внаслідок нестачі кисню, а також використання в ньому енергетичних запасів, (нестача О2 в органі – гіпоксія).
