Физиологическая характеристика скоростно-силовых качеств

Силовые способности зависят от физиологического поперечника мышцы, соотношения мышечных волокон различных видов, количества включенных в работу двигательных единиц, синхронизации деятельности мышц-синергистов, своевременного выключения из работы мышц-антагонистов. В конкретных двигательных действиях силовые способности прямо обусловлены биомеханической структурой движения: возможностью вовлечения в работу крупных мышечных групп, длиной плеч рычагов и др.

Выделяют следующие виды силовых способностей: максимальную силу, взрывную силу и силовую выносливость. Рассмотрим взрывную силу. Под взрывной силой понимают способность преодолевать сопротивление с высокой скоростью мышечного сокращения [27].

Максимальная мощность является результатом оптимального сочетания силы и скорости. Мощность проявляется во многих спортивных упражнениях: в метаниях, прыжках, спринтерском беге. Чем выше мощность развивает спортсмен, тем большую скорость он может сообщить снаряду или собственному телу, т.к. финальная скорость снаряда (тела) определяется силой и скоростью приложенного воздействия.

Мощность может быть увеличена за счет увеличения силы или скорости сокращения мышц или обоих компонентов. Обычно наибольший прирост мощности достигается за счет увеличения мышечной силы.

Силовой компонент мощности (динамическая сила). Мышечная сила, измеряемая в условиях динамического режима работы мышц концентрического или эксцентрического сокращения, обозначается как динамическая сила. Она определяется по ускорению (а), сообщаемому массе (m), при концентрическом сокращении мышц, или по замедлению (ускорению с обратным знаком) движения массы при эксцентрическом сокращении мышц. Такое определение основано на физическом законе, согласно которому F = m x а. При этом проявляемая мышечная сила зависит от величины перемещаемой массы: в некоторых пределах с увеличением массы перемещаемого тела показатели силы растут; дальнейшее увеличение массы не сопровождается приростом динамической силы.

К одной из разновидностей мышечной силы относится так называемая взрывная сила, которая характеризует способность к быстрому проявлению мышечной силы. Взрывная сила характеризуется двумя компонентами: стартовой силой и ускоряющей силой. Стартовая сила – это характеристика способности мышц к быстрому развитию рабочего усилия в начальный момент их напряжения. Ускоряющая сила – способность мышц к быстроте наращивания рабочего усилия в условиях их начавшегося сокращения. Взрывная сила в значительной мере определяет, например, высоту прыжка вверх с прямыми ногами или прыжка в длину с места переместительную скорость на коротких отрезках бега с максимально возможной скоростью. В качестве показателей взрывной силы используются скорость нарастания силы – градиент силы.

Математически градиент илы равен первой производной от силы по времени: dF/dt.

Кривая нарастания силы при однократном «взрывном» усилии с последующим немедленным расслаблением имеет вид, показанный на рис.1

Рисунок 1. Регистрация показателей скорости нарастания силы (градиента силы): F max – наивысшее значение силы, t max – время достижения максимальной силы

Для численной характеристики градиента силы используют обычно один из следующих показателей:

1) время достижения максимальной силы – t max;

2) частное от деления F max / t max. Этот показатель называют скоростно-силовым индексом. Он равен тангенсу угла φ.

Скорость нарастания силы играет большую роль в быстрых движениях. Её практическое значение легко понять из рис. 3, где приведены кривые проявления силы двумя спортсменами – А и Б.

Рисунок 2. Кривые нарастания силы у двух спортсменов

У спортсмена А – большая максимальная сила и невысокий градиент силы; у спортсмена Б, наоборот, градиент силы высок, а максимальные силовые возможности небольшие. При большой длительности движения (t > t3), когда оба спортсмена успевают проявить свою максимальную силу, преимущество оказывается у более сильного спортсмена А. Если же время выполнения движения очень коротко (меньше t1), то преимущество будет на стороне спортсмена Б.

Скоростно-силовые способности во многом зависят от уровня развития взрывной силы. Взрывная сила отражает способность спортсмена по ходу выполнения двигательного действия достигать максимальных показателей силы в возможно более короткое время (например, при стартовых действиях, в легкоатлетических прыжках, метаниях).

Взрывную силу можно рассчитать по следующей формуле:

I = Fmax / t,

Где I – скоростно-силовой индекс; Fmax – максимальное значение силы в данном движении; t – время достижения максимальной силы.

Косвенным показателем взрывной силы может служить высота прыжка с места при отталкивании двумя ногами.

В теории и методике спорта взрывная сила и скоростно-силовые способности являются тождественными понятиями. Взрывная сила отражает способность человека к быстрому наращиванию рабочего напряжения мышц до возможного максимума (12) или другими словами взрывная сила характеризует способность спортсмена к быстрому проявлению мышечной силы, а в нашем случае скорости удара рукой или ногой.

Взрывная сила проявляется во многих двигательных действиях, там, где необходимо в минимальное время проявить максимально возможную в этих условиях силу. Это характерно для спринтерского бега, различного рода прыжковых упражнений, метания и других действий, в играх, единоборствах.

В проявлении взрывной силы очень важную роль играют скоростно-сократительные свойства мышц, т.е. соотношение быстрых и медленных волокон, их композиция.

В скелетных мышцах различают несколько типов мышечных волокон, отличающихся сократительными и метаболическими свойствами. К основным типам волокон относятся медленносокращающиеся (МС), или красные и быстросокращающиеся (БС), или белые.

Медленносокращающиеся и быстросокращающиеся волокна имеют разную скорость возбуждения, сокращения и утомления. Так, скорость сокращения МС-волокон составляет более 110 мс, а БС-волокон – 50 мс. Отдельные типы волокон отличаются также механизмами энергообразования.

Медленно-сокращающиеся волокна, которые имеют малую скорость сокращения, располагают большим количеством митохондрий, ферментов биологического окисления углеводов и жиров, белка миоглобина, который запасает кислород, а также большой сетью капилляров, обеспечивающих достаточное поступление кислорода в мышцы, и большими запасами гликогена. Все это свидетельствует о том, что в МС-волокнах преобладают аэробные механизмы энергообразования, которые обеспечивают выполнение длительной работы на выносливость. Мотонейрон, иннервирующий МС-волокна, имеет небольшое тело клетки и управляет относительно небольшим количеством мышечных волокон(10-180).

Быстросокращающиеся мышечные волокна характеризуются большим количеством миофибрилл, высокой АТФ-азной активностью миозина и ферментов гликолиза, наличием значительных запасов гликогена. Они имеют слаборазвитую капиллярную сеть и небольшое количество кислородосвязывающего белка – миоглобина. В связи с этим ресинтез АТФ в таких типах волокон осуществляется за счет анаэробных механизмов энергообразования –креатинфосфатной реакции и гликолиза. Наличие указанных выше биохимических особенностей обеспечивает высокую скорость сокращения и быстрое утомление этого типа мышечных волокон. БС-волокна приспособлены к скоростной интенсивной работе относительно небольшой продолжительности. Их мотонейроны имеют большое тело клеток и сильно разветвленные аксоны, поэтому иннервируют от 300 до 800 мышечных волокон [14].

Быстрые волокна составляют основную массу мышечных волокон у высококвалифицированных представителей скоростно-силовых видов спорта. В процессе тренировки эти волокна подвергаются более значительной гипертрофии, чем медленные. Поэтому у спортсменов скоростно-силовых видов спорта быстрые волокна составляют основную массу мышц (или иначе занимают на поперечном срезе большую площадь) по сравнению с представителями других видов спорта, особенно тех, которые требуют проявления преимущественно выносливости.

Скоростной компонент мощности. Согласно второму закону Ньютона ускорение, приобретаемое телом в результате воздействия на него, прямо пропорционально силе или равнодействующей сил этого воздействия и обратно пропорционально массе тела. В нашем случае массу тела (руки или ноги) мы изменить вряд ли сможем, значит на скорость (ускорение) удара можно повлиять силой сокращения мышц: чем больше сила, тем быстрее движение.

Одним из важных механизмов повышения скоростного компонента мощности служит увеличение скоростных сократительных свойств мышц, другим – улучшение координации работы мышц.

Скоростные сократительные свойства мышц в значительной мере зависят от соотношения быстрых и медленных мышечных волокон, у выдающихся представителей скоростно-силовых видов спорта процент быстрых мышечных волокон значительно выше, чем у не спортсменов, а тем более чем у выдающихся спортсменов, тренирующих выносливость.

Скорость и степень расслабления мышц- антагонистов может быть важным фактором, влияющим на скорость движения. Если требуется увеличить скорость движения, необходимо выполнять в тренировочных занятиях специфические движения (такие же, как в соревновательном упражнении) со скоростью, равной или превышающей ту, которая используется в тренировочном упражнении [44].

При целенаправленном развитии скоростно-силовых способностей необходимо руководствоваться методическим правилом: все упражнения, независимо от величины и характера отягощения нужно выполнять в максимально возможном темпе.

Целостная оценка скоростных возможностей наилучшим образом может быть произведена по уровню максимальной скорости, доступной спортсмену на отрезке такой продолжительности, при которой не наблюдается падения работоспособности вследствие наступающего утомления [29].

Так как продолжительность спортивного поединка составляет не более 2-3 минут (иногда не более 1 минуты, согласно Положению) [30], то отсюда следует, что основным процессом, обеспечивающим работу в высоком темпе, является анаэробный процесс.

При анаэробной физической работе происходит повышение мощности креатинфосфокиназного (алактатного) и гликолитического (лактатного) механизмов энергообразования. При очень интенсивных физических нагрузках (максимальной и субмаксимальной мощности) основными в ресинтезе АТФ становятся анаэробные механизмы: алактатный при работе в течение 10 -30 секунд и лактатный – в течение 30 секунд – 6 минут.

Креатинфосфокиназный механизм ресинтеза АТФ (алактатный).

Алактатный анаэробный механизм ресинтеза АТФ включает использование имеющейся в мышцах АТФ и быстрый ее ресинтез за счет высокоэнергетического фосфогенного вещества – креатинфосфата, концентрация которого в мышцах в 3-4 раза выше по сравнению с АТФ.

Креатинфосфат локализован непосредственно на сократительных нитях миофибрилл и способен быстро вступать в реакцию перефосфорилирования с участием фермента креатинфосфокиназы (КФК) согласно уравнению

КрФ + АДФ АТФ + Кр

В скелетных мышцах человека КФК обладает высокой активностью, а КрФ и АДФ проявляют высокое химическое сродство друг к другу, что приводит к усилению этой реакции в самом начале мышечной работы, когда начинает расщепляться АТФ и накапливаться АДФ.

Максимальная мощность креатинфосфокиназной реакции развивается уже на 0,5 - 0,7-й секунде интенсивной работы, что свидетельствует о большой скорости развертывания, и поддерживается в течение 10 -15 секунд у нетренированных, а у высокотренированных спортсменов может удерживаться 25 – 30 секунд.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: