Механические условия работы мышц

Принято различать абсолютную и относительную силу мышцы. Абсолютной силой называют то абсолют­ное напряжение или ту максимальную силу, которую мышца развивает при сокращении в случае, когда она уже не в состоянии поднять груз (И. С. Беритов, 1947). Иными словами, абсолютную силу можно выразить ве­личиной того наименьшего груза, который мышца не в состоянии поднять (Carvallo, Weiss, 1899). Относитель­ная, или удельная, сила мышцы равна отношению абсо­лютной силы в килограммах к величине площади ее физиологического поперечника в квадратных сантимет­рах (А. Н. Кабанов, 1963). Прайда, большинство авто­ров определяют таким образом абсолютную силу (С. А. Косилов, 1965; Ю. М. Уфлянд, 1965; М. И. Ви­ноградов, 1966), однако логически это, видимо, менее правильно.

В спортивной практике принято еще различать абсо­лютную и относительную силу спортсмена (С. Е. Ермо­лаев, 1937; А. Н. Крестовников, 1951; В. И. Чудинов,

1961). Первая идентична по своему смыслу абсолютной силе мышц. Под относительной же силой спортсмена понимают величину силы, приходящуюся на 1 кг собст­

венного веса тела или спортивного снаряда. Эта вели­чина удобна для сравнения уровня силовой подготов­ленности спортсменов разного веса.

 

Н. А. Бернштейн, 1929). И так как плечо, на которое действует внешняя сща, как правило, значительно длин­нее, чем плечо силы тяги мышц (место прикрепления мышц к кости находится ближе к точке опоры рыча- *

га), то количественно сила тяги, развиваемая мышцами, и усилие, измеренное на конце рабочего звена, различны.

Так, если на ладони удерживается груз 5 кг (рис. 19) и длина рычага равна приблизительно 30 см, а плечо си­лы мышц 5 см, то из равенства моментов сил, необходи­мого для равновесия, нетрудно заключить, что сила тяги работающих мышц должна составлять около 30 кг. Та­ким образом, действительная сила тяги, развиваемая мышцами, во много раз превосходит внешнюю силу и может достигать больших значений, например до 250 кг — для сгибателей локтевого сустава, до 500 кг — для икроножных мышц (М. И. Виноградов, 1966). Следо­вательно, в двигательном аппарате всегда имеется про­игрыш в силе, но выигрыш в быстроте движений. Такая особенность рычажного механизма складывалась и на­следственно фиксировалась в ходе длительного филоге­неза животного мира, так как обеспечивала более выгод­ные формы поведения и приспособленности к условиям жизни.

Механические условия работы мышц изменяются во время движения рабочего звена. При этом изменяется длина и плечо силы мышц, а следовательно, и главный момент их тяги. Так, с изменением угла сгибания в лок­тевом суставе от нуля до 100° плечо силы увеличивается в среднем от 11,5 до 45,5 мм, т. е: в четыре раза (Braune, ‘Fischer, 1904), следовательно, и внешняя сила, развивае­мая мышцами, увеличивается. Последующие исследова­ния (С. А. Косилов, 1965; G. Reijs, 1921;-W. Fenn, 1938; К. Wakim а. о., 1950; Н. Clarke, Th. Baily, 1950; Е. Elkins а. о., 1951; Н. Darcus, 1954) показали, что при изолиро­ванном сгибании в локтевом суставе максимум внешней силы достигается при угле 90°, когда плечо силы наи­большее. Причем при совместной работе нескольких мышц наиболее оптимальный режим с точки зрения эко­номичности развиваемых моментов устанавливается для мышц, имеющих большее плечо (А. Морецкий и др., 1968).

Однако сила мышц человека чаще всего приложена к кости не под прямым углом. Отсюда при одной и той же силе тяги мышц момент внешней силы будет меньше максимального, так как значительная часть силы тяги мышц расходуется непроизводительно, ибо действует вдоль рычага. Отсюда и максимальная величина глав­ного момента соответствует определенному углу в сус­таве, наиболее выгодному с точки зрения повседневного взаимодействия человека с окружающим миром.

 

Мышечная тяга возникает в результате взаимодейст­вия двигательного аппарата человека с внешними объ­ектами. Вид работы мышц определяется характером

этого взаимодействия или, точнее, соотношением между внутренними и внешними силами. В том случае, когда главный момент сил группы мышц больше, чем момент сил, противостоящих тяге мышц, они совершают пре­одолевающую работу, а в противоположном случае — уступающую работу. В случае же равенства моментов сил мышечной тяги и сопротивления, когда они взаимоуравновешиваются и движения не происходит, говорят об удерживающей работе.

Обычно каждый вид работы мышц в отдельности трудно встретить. Исключение, пожалуй, составляет только удерживающая работа, характерная для отдель­ных гимнастических элементов. Как правило, любые движения в повседневной трудовой и спортивной прак­тике включают в себя все три вида работы мышц.