Мышечный аппарат человека и его функциональные особенности

Общие представления о мышцах

Профессиональное применение преподавателем телесно-двигательного упражнения предполагает такое же профессиональное знание педагогом анатомии основных движений в суставных сочленениях, биомеханики мышц и биомеханических особенностей функционирования опорно-двигательного аппарата в целом. Эффективность взаимодействия преподавателя и ученика предполагает наличие у них базовых знаний о мышечном аппарате и прежде всего у педагога. Это определяет необходимость формирования специфического понятийно-терминологического языка общения в системе «педагог - ученик» и безусловную реализацию личностно-ориентированного подхода в учебном и учебно-тренировочном процессе.

Мышечное обеспечение работы опорно-двигательного аппарата имеет несколько направлений. Первое заключается в обеспечении жизненно необходимого перемещения в пространстве и во времени. Второе направление связано с мышечным обеспечением реализации техники телесно-двигательного упражнения. Помимо этого, мышечную активность можно рассматривать в аспекте обеспечения целенаправленного развития двигательных способностей. Отдельным направлением можетбыть, да и является, проявление мышечной активности в целенаправленном придании телу человека рельефных мышечно-топографических форм, например, в бодибилдинге. При разучивании телесно-двигательного упражнения педагог и ученик прежде всего преследуют цель достижения биомеханической эффективности двигательных действий.

Могут ли быть изученные упражнения средством создания резервных физических возможностей для овладения более сложными упражнениями? Безусловно могут, если педагог и занимающийся будут профессионально ориентированы в вопросах биодинамики мышцы и ее биомеханических свойств. Знание преимущественной функции мышцы или группы мышц в конкретном движении и проявляемого при этом режима работы целенаправленно ведет к определению двигательных способностей и физических качеств, демонстрируемых в этом упражнении. Более того, спортсмены развивают свои резервные физические возможности, применяя специальные телесно-двигательные упражнения. С точки зрения технологически верного применения такого упражнения, важно знать и строение той мышцы, на которую оказывается воздействие, ее биомеханические свойства, возможную реакцию на упражнение как непременное условие управления тренировочным воздействием. Преподавателю и ученику важно иметь ясное представление о топографии мышц человеческого тела, о том, какие мышечные группы преимущественно обеспечивают в целом реализацию планируемого двигательного действия (рис. 42).

Педагог, воздействующий упражнением на мышцы занимающегося, должен предполагать характер реакции мышц на это упражнение, ориентироваться в том, какие конкретно мышцы или мышечные группы соответствуют реализации запрограммированных двигательных действий. Все отмеченное в комплексе

'лавные группы мышц

Рис. 42.1'лавные группы мышц:

  • 1 - мышцы живота; 2 - приводящие мышцы; 3 - мышцы спины; 4 - мышцы плеч; 5 - разгибатели рук; 6 - разгибатели запястий; 7 - мышцы ягодиц; 8 - сгибатели рук; 9 - сгибатели запястий;
  • 10 - мышцы-фиксаторы лопаток; 11 - седалищно-большеберцовые мышцы;
  • 12 - мышцы поясницы; 13 - икроножные мышцы; 14 - мышцы груди;
  • 15 - четырехглавые мышцы; 16 - трапециевидные мышцы

является безусловной предпосылкой для создания внешних (педагог) и внутренних (ученик) условий для технологически выверенного воздействия физическим упражнением на организм и получение в конечном счете планируемого результата.

Напомним, слово «мышца» в русском лексиконе произошло от слова «мышь», так же как и «мускул» - от латинского слова, означающего «мышонок». Исследователями прошлого было замечено, что мышечные волокна всегда находятся в некотором напряжении (тонусе), и если мышцу разрезать поперек, то перерезанные концы быстро скрываются под кожей по образу и подобию мышки, убегающей в норку.

Мышцы являются активной частью опорно-двигательного аппарата человека, в то время как скелет, состоящий из костных рычагов, представляет собой его пассивную составляющую. Всего человек имеет более 600 мышц. Вес мышц составляет примерно 45% веса тела и несколько больше, до 55% у активно занимающихся телесно-двигательными упражнениями. Эта цифра может быть еще более высокой и характерной для спортсменов, специально задающихся целью формирования рельефной мышечной массы.

Основной анатомической единицей мышечной системы человека является отдельная мышца. Мышцы сокращаются под влиянием импульсов, поступающих к ним из центральной нервной системы. Результатом сокращения мышц являются движения в суставных сочленениях и всего скелета в целом. Работа мышц регулируется центральной нервной системой. Именно мышцы определяют специфические для человека положения стояния, сидения, изменение поз и положений в пространстве, различные перемещения. Взаимосвязь явлений, производных от нервных импульсов и олицетворяющих мышечную активность, суть движений человека в пространстве и во времени, их управляемость представлены на схеме решения прямой и обратной задач динамики (рис. 43). Отметим, что сущность прямой задачи динамики заключается в определении равнодействующей сил, действующих на тело по заданному характеру движения, а обратной задачи - по заданным силам определение характера движения.

Мышечная ткань, как конструктивная единица мышцы, состоит из вытянутых волокон, способных к сокращению, то есть к укорочению своей длины. Очень важно знать, что основной функцией мышечной ткани является сокращение. Именно зта функция мышц является определяющей для организма человека в целом.

Мышцы человека подразделяются на гладкие, скелетные и сердечную. Первые из них располагаются на костях скелета и характерны поперечной исчерчен- ностью своих волокон. Скелетные мышцы имеют отличительную особенность произвольного сокращения, зависящего от нашей воли. Мышцы обусловливают внешние формы тела, изменяют эти формы как при движении, так и в результате изменения своих параметров под влиянием тренировочной нагрузки.

Гладкие мышцы образуют стенки внутренних органов тела и кровеносных сосудов. В дальнейшем будут рассматриваться скелетные мышцы туловища, головы и конечностей, поскольку именно они обеспечивают телу человека состояние равновесия в пространстве и осуществляют все движения. 11ри сокращении скелетные мышцы укорачиваются и посредством своих эластичных окончаний - сухожилий, крепящихся к костям, изменяют углы в суставных сочленениях, осуществляют движения частей скелета.

Скелетные мышцы достаточно разнообразны по форме и различаются на длинные, широкие, короткие и круглые мышцы. Длинные мышцы входят, как правило, в состав конечностей, широкие располагаются преимущественно на туловище, короткие - между отдельными позвонками, а круглые - вокруг глаза и рта. Скелетные мышцы (рис. 44) образованы поперечно-полосатыми мышеч-

Схема решения прямой и обратной задачи динамики (по Г.П. Ивановой)

Рис. 43. Схема решения прямой и обратной задачи динамики (по Г.П. Ивановой)

ными волокнами. Каждое мышечное волокно окружено прозрачной оболочкой, содержащей эластичные, так называемые коллагеновые нити. Небольшие группы мышечных волокон заключаются в оболочку из соединительной ткани, прослойки которой называются внутренним перимизием. Более крупные пучки мышечных волокон, как п мышца в целом, окружены рыхлой соединительной тканью, покровом, называемым наружным перимизием. Кнаружи от перимизия мышцу покрывает соединительно-тканная оболочка, называемая фасцией. Фасции в мышечной системе достаточно многочисленны, имеют разную плотность и покрывают не только каждую мышцу отдельно, но и целые группы мышц. Фасции, как вспомогательный элемент мышц, очень важны для реализации двигательной функции человека. Благодаря фасциям, мышцы, во-первых, не могут смещаться в стороны, во-вторых, предохраняются от трения. И наконец, от фасций берут свое начало некоторые мышцы. Все соединительные мышечные структуры связаны между собой, являются продолжением друг друга и образуют параллельный эластический элемент мышцы.

Каждая мышца начинается и заканчивается сухожильными волокнами, идущими параллельно друг другу. Мышца прикрепляется к костям посредством сухожилий, а иногда к суставной сумке, фасции или к коже. Широкие сухожилия широких мышц называются апоневрозами.

Отдельная мышца состоит из группы мышечных волокон, располагающихся в большинстве случаев параллельно друг другу. Волокна, в свою очередь, собираются в мышечные пучки и одеваются тонкой соединительно-тканной оболочкой, называемой эндомизием.

Соединительно-тканные образования нашего тела: фасции, перимизий, эндо- мизий, прослойки рыхлой клетчатки имеют определенное механическое значение и называются, как отмечалось, мягким скелетом.

Мышцы имеют названия в соответствии с рядом признаков:

  • • но функции - сгибатели (флексоры), разгибатели (экстензоры), приводящие мышцы (аддукторы), отводящие (абдукторы), поднимающие (леваторы), вращающие внутрь (пронаторы), вращающие наружу (супинаторы), сжимающие (сфинктеры), расширяющие (дилаторы);
  • • по внешней форме - ромбовидная, квадратная, трапециевидная, дельтовидная, червеобразная,зубчатая, круговая;
Устройство мышцы

Рис. 44. Устройство мышцы

  • • по направлению мышечных волокон - поперечная, прямая, коеая;
  • • по месту их прикрепления - грудино-ключично-сосцевидная, плечелуче- вая, щитоглоточная и др.;
  • • по внешнему сходству - камбаловидная и др.;
  • • по месту положения - межреберная, подколенная и др.;
  • • по особенностям строения и числу головок - полусухожильная, полупере- пончатая, двубрюшная, двуглавая, трехглавая и др.;
  • • по случайным или ассоциативным признакам - мышца гордецов, мышцы- близнецы и др.;
  • • по расположению волокон мышцы подразделяются на ряд форм (рис 45).

Сокращение мышц, как отмечалось, вызывает движение. Как правило, мышца,

сокращение которой вызывает движение в каком-либо суставе, имеет прикрепление к двум сочленяющимся костям. Имеются мышцы, которые перебрасываются через один, два или несколько суставов. В связи с этим мышцы подразделяют на односуставные, двухсуставные и многосуставные (рис. 46).

Любое движение или двигательное действие вызывается не одной мышцей, а целой группой мышц. Те мышцы, совместное и одновременное сокращение которых вызывает определенное движение или действие, носят название синерги- стов. Примером может быть одновременное сокращение нескольких жевательных мышц, при котором челюсти сжимаются.

Если сокращение разных мышц приводит к противоположным действиям, то такие мышцы получают название антагонистов, к однонаправленным действиям - агонистами. Примером может быть сокращение трехглавой мышцы плеча, что влечет за собой разгибание в локтевом суставе и сокращение двуглавой мышцы плеча, при котором происходит сгибание в этом же суставе. В результате одновременного сокращения антагонистов движение в суставе прекращается, а сустав фиксируется.

В процессе жизнедеятельности двигательные действия совершаются в результате согласованной работы множества мышц, как синергистов, так и антагонистов. Согласованную работу мышц, обусловленную импульсами, поступающими от центральной нервной системы и обратно, называют координацией движений. Мышцы, как и все органы человеческого тела, имеют нервные волокна, которые, разветвляясь, образуют в мышцах нервные окончания. Благодаря чувствительным нервным окончаниям в различных органах чувств и в мышцах, организм постоянно получает раздражение из окружающей среды. В ответ на световые, звуковые, механические и другие раздражения в центральной нервной системе, в головном и спинном мозге возникает возбуждение, которое по двигательным нервным волокнам достигает мышцы. В свою очередь мышца сокращается, и таким образом происходит движение. Так организм отвечает на полученное раздражение (рис. 43).

Множество скелетных мышц получают по приведенной выше схеме нервные импульсы из центральной нервной системы и своим сокращением определяют сложные и согласованные движения. А центральная нервная система объединяет, направляет и регулирует работу скелетных мышц.

Разные мышцы могут производить разную по силе работу. Поэтому мышцы человеческого тела подразделяются на сильные и слабые. Сила мышцы прямо

Формы мышц

Рис. 45. Формы мышц:

1 - длинная головка; 2 - короткая головка; 3 - икроножная мышца (медиальная головка, латеральная головка); 4 - камбалообразная мышца; 5 - ахиллово сухожилие; 6 - срединная широкая мышца; 7 - латеральная широкая мышца; 8 - надколенник; 9 - прямая мышца бедра; 10 - медиальная широкая мышца; 11 - промежуточное сухожилие; 12 - пересекающее сухожилие; 13 - апоневроз; 14 - пересекающее сухожилие

Закономерности расположения и прикрепления мышц на костях

Рис. 46. Закономерности расположения и прикрепления мышц на костях.

А - общие закономерности: t - сочленяющиеся в суставах кости; 2 - суставы; 3 - односуставная мышца, перекидывает через один сустав; 4 - двухсуставные мышцы перекидываются через два сустава; а - а - мышцы-синергисты, в данном случае обе сгибатели; а - б - мышцы-антагонисты, в данном случае а - сгибатель; б - разгибатель; p.f. (punctum fixum) - точка начала мышцы - условное обозначение места прикрепления мышцы к менее подвижной или наиболее проксимально расположенной кости; p.m. (plinc- tum mobile) - точка прикрепления мышцы - условное обозначение места прикрепления мышцы к более подвижной или наиболее дистально расположенной кости. Б, В - результат действия мышц-антагонистов: сокращение сгибателя (Б) - двуглавой мышцы плеча и разгибателя (В) - трехглавой мышцы плеча.

Г- одновременное сокращение мышц-антагонистов - фиксация руки в локтевом суставе

пропорциональна площади ее поперечного сечения. Чем больше мышца включает в себя отдельных мышечных волокон, тем большим силовым потенциалом она обладает и тем большую работу может выполнить. Ягодичная мышца насчитывает 1900 волокон, в то время как мышца глаза - 15 волокон. Можно представить себе силовой потенциал одной и другой мышцы. Или другой пример: ягодичная мышца среднего взрослого человека имеет поперечник 145 ем , а площадь поперечного сечения передней большеберцовой мышцы - 12,6 см2. При равных условиях удельного напряжения суммарная сила, которую может проявить ягодичная мышца, настолько выше по сравнению с большеберцовой, насколько разнятся их физиологические поперечники.

Сила мышцы зависит не только от площади поперечного сечения, но и от частоты и силы нервных импульсов, а также интенсивности биохимических процессов, обеспечивающих энергетику мышц и двигательной деятельности в целом.

В процессе двигательных действий мышцы производят тягу, а кости при этом несут функцию рычагов. Представление об элементарных закономерностях мышечных движений дают принципы рычагов, которые были представлены выше. Именно эти принципы действуют, как правило, в процессе реализации спортивной техники, в ходе физической подготовки, а их понимание - есть один из путей к эффективности тренировки.

Известно, что скелетные мышцы перебрасываются через суставные сочленения и посредством напряжений и сокращений участвуют в управлении движениями в них, механизм чего в простейшей форме рассматривался ранее. Устройство мышцы, ее структура достаточно подробно даются в курсе анатомии. Представляется целесообразным заострить внимание на особенностях механизма напряжения и расслабления скелетной мышцы, что создаст предпосылки для появления профессионального представления о работе «двигателя» человеческого тела, а следовательно, и такого же направленного воздействия на мышцу телесно-двигательным упражнением. Под механизмом понимают совокупность состояний и процессов, из которых складывается какое-либо физическое, химическое, физиологическое и т.п. явление.

Что лежит в основе механизма сокращения мышцы? В соответствии с механизмом появления движения в суставном сочленении импульс, посланный по эфферентным нервным путям из коры больших полушарий, принимается концевой пластинкой как местом соединения ветви аксона и мышечного волокна. В результате этого импульса электрическая активность мышечного волокна возрастает, из запасников кальция высвобождаются его ионы и проникают в миофи- бриллы, что приводит к изменению электрического поля мышцы, освобождению активных центров молекул актина, которые составляют тонкие нити волокон. Затем активные центры молекул актина соединяются с участием АТФ с головками миозиновых молекул. При этом образуются актоммозиновые мостики, что изменяет электростатическое поле и соответственно форму молекул миозина. 11оследние тянут тонкие нити к середине саркомера и укорачивают его - мышца также укорачивается, вызывая движение в суставе. А в случае действия внешней силы, актомиозиновые мостики вызывают силы упругости, что приводит к статическому напряжению мышцы, вся мышца при этом укорачивается или напрягается, что обусловлено единством поведения каждого саркомера.

Существует такая закономерность: возможное предельное напряжение мышцы при уступающей работе тем больше, чем больше скорость в конкретном суставном сочленении. А максимальное изометрическое напряжение меньше уступающего даже в случае очень медленных двигательных действий. В случае преодолевающего режима работы мышц «активная» мышца укорачивается, а предельная сила тем меньше, чем больше скорость в рабочем суставном сочленении.

Мышцы в ходе сокращения превращают значительную часть химической энергии (от 1/4 до 1/3) в механическую работу, что сопровождается появлением и выделением теплоты. Это явление - основной источник образования тепла в организме человека. Важной характеристикой сократительной способности мышцы является абсолютная сила, под которой понимается сила, развиваемая всей мышцей, приходящейся на 1 см2 поперечного сечения (физиологический поперечник). Абсолютная сила дает возможность сравнивать силу различных мышц независимо от их величины.

Механизм расслабления мышцы заключается в том, что импульсы из коры больших полушарий прекращают свое продвижение к волокну мышцы, кальций переходит обратно в запасники, активные центры иод влиянием этого вновь заслоняются молекулами тропомиозина. Это прекращает образование актомиози- новых мостиков, что приводит к расслаблению мышцы. Можно теперь представить, насколько сложна картина смены активности мышц в телесно-двигательном упражнении, в котором высокая частота посылаемых импульсов позволяет поддерживать непрерывное напряжение в мышцах, то есть их активность.

Существуют три формы напряжения скелетных мышц. Тоническое напряжение носит непроизвольный, то есть независимо от воли и сознания, характер и практически определяется состоянием психики, центральной нервной системы. Фоновое напряжение создается перед мышечной работой, носит осознанный характер подготовки к ней. Фазное напряжение скелетных мышц сопровождает и обеспечивает выполнение программ двигательных действий.

Процессы напряжения и расслабления мышц носят инерционный характер, не отличаются мгновенным переключением и, вероятно, связаны с наличием в фазовой структуре микрофаз переходных процессов, по образу и подобию фазовой картины перехода от уступающей к преодолевающей работе, то есть мышца не сразу отвечает сокращением на поступивший импульс. Реально выполняемые двигательные действия несколько отстают по времени относительно внутреннего процесса импульсации мышц: то есть, внутренний механизм появления активности мышц опережает внешнее проявление (напряжение). Этот эффект запаздывания важно учитывать в процессе формирования спортивной техники и, в частности, в подборе средств специальной технической подготовки. Скрытый период от момента поступления импульса до момента сокращения тем больше, чем выше нагрузка на мышцу. Это объясняется как физиологическими особенностями деятельности, так и механическими факторами.

В условиях двигательной деятельности проявляется особенность, связанная с иннервацией скелетной мышцы двигательным нервом. Каждое моторное нервное волокно, являясь отростком двигательной клетки передних рогов спинного мозга, в мышце ветвится и иннервирует целую группу мышечных волокон. Такая группа называется моторной единицей. В скелетных мышцах человека различают быстрые и медленные моторные единицы, состоящие соответственно из быстрых и медленных мышечных волокон. Большинство скелетных мышц являются смешанными и состоят как из быстрых, так и медленных моторных единиц. В этой связи нервные центры иннервируют одну и ту же мышцу как для осуществления быстрых, разных движений так и для поддержания тонического напряжения. А переход от одного режима работы к другому осуществляется последовательным включением в работу разных моторных единиц.

В процессе работы мышцы пополнение ее двигательных единиц носит случайный, вероятностный характер. Это определяется тем, что двигательные единицы находятся в непрерывном, относительно кратковременном (0,2 с) активном состоянии и затем сменяются другими (свежими). Такой механизм определяет тот факт, что суммарная сила тяги всех двигательных единиц, привлеченных к активности по вероятному, случайному принципу, носит характер переменной величины. Эта непостоянность силы тяги, как одна из закономерностей, объясняет дрожь в суставах, особенно в случаях ощутимого утомления.

Напряжение мышц всегда дозировано, что управляется частотой посыла импульсов к мышце и лежит в основе активного состояния различных мышечных двигательных единиц.

Известно, что в практике выполнения физических упражнений проявляются два известных в биомеханике варианта групповою взаимодействия мышц: синергизм и антагонизм. Под синергиями (гр. senergeia - сотрудничество, содружество) понимаются, как отмечалось ранее, сложившиеся и закрепленные в индивидуальной двигательной практике ансамбли согласованных «дружественных» мышечных напряжений, необходимых для осуществления определенного двигательного действия. Иначе под синергиями понимается координированное сочетание степени напряжения определенных мышц во времени. Мышечные синергии, мышечный синергизм определяются своеобразным сотрудничеством мышц в производимых действиях.

Синергизм определяют мышцы-синергисты, функция которых заключается в перемещении звеньев тела в одном направлении. Так, в сгибании руки в локтевом сочленении участвуют двуглавая мышца плеча, плечевая и плечелучевая мышцы. Эффективность однонаправленного синергетического взаимодействия мышц определяется увеличением результирующей силы действия, например силы сгибания в локтевом суставе. Особенностью синергизма является взаимозаменяемость и взаимное дополнение работы мышц-синергистов в различных двигательных ситуациях, например при утомлении какой-либо мышцы или при временной утрате функции активного сокращения.

В биомеханике различают синергии как «сотрудничество» мышц, управляющих движениями обоих звеньев в суставном сочленении, которые принято называть суставной синергией, что приведено на примере сгибания в локтевом суставе. По существует и межсуставная синергия как совокупная функция группы мышц, осуществляющих управление движениями в различных суставных сочленениях, что характерно для межпозвоночных суставов.

Антагонизм определяют мышцы-антагонисты, функция которых противоположна мышцам-синергистам и заключается в разнонаправленных действиях. Так, если одна из них выполняет преодолевающую работу, то другая - уступающую. Такой характер работы разных мышц лежит в основе возвратно-вращательных движений частей и звеньев тела, поскольку активность каждой из мышц направлена на сокращение. Работа мышц-антагонистов определяет точность двигательных действий, так как в этом случае звену тела необходимо не только придать движение, но и затормозить его в нужный момент. Мышцы-антагонисты, как тормоза движений, осуществляют функцию предвосхищения травм и их снижение.

Максимально возможное напряжение мышцы в определенных условиях зависит от ряда факторов. К ним относят: эмоциональное состояние человека; степень утомления организма; степень соответствия фонового осознанно созданного напряжения предполагаемой по усилиям работе; фазность дыхания, при которой на выдохе предел силы больше, чем на вдохе или в паузе.

Возможность предельного напряжения определяется известной в биомеханике закономерностью «сила - скорость», отраженной графической кривой

А. В. Хилла (рис. 47). Ее смысл заключается в том, что чем меньше скорость укорочения напряженной мышцы,тем больше в ней предельное напряжение.

Взаимосвязь между силой и скоростью мышечного сокращения (по А. Хиллу; Abbot)

Рис. 47. Взаимосвязь между силой и скоростью мышечного сокращения (по А. Хиллу; Abbot)

Правая сторона отмеченного графика отражает особенности преодолевающей работы, при которой возрастание скорости сокращения мышцы вызывает уменьшение ее силы тяги.

Уступающий режим работы по этой же закономерности Хилла характерен увеличением скорости растяжения мышцы при увеличении силы тяги.

Эта закономерность и проявляется в типичной травме спортсменов - разрыве ахиллова сухожилия.

Напряжение мышцы, работающей в преодолевающем режиме, по мере увеличения скорости мышечного сокращения снижается по приведенному закону взаимосвязи «сила - скорость». Механическая мощность определяется произведением силы на скорость. Существуют значения силы и скорости, при которых мощность мышечного сокращения принимает максимальные значения. Такой режим работы мышцы возможен тогда, когда и сила, и скорость составляют примерно 30% от максимально достигаемых величин, что чрезвычайно важно в технологии скоростно-силовой подготовки спортсменов.

Особенности строения мышцы, ее физиологическое состояние оказывают определяющее влияние на величину сокращения при определенной силе раздражения. Так, при незначительном растяжении мышцы увеличивается эффект ее сокращения, а при ощутимом растяжении результат сокращения заметно уменьшается. Известно, что мышцы, обладающие большей длиной, имеют и большее сократительное свойство по сравнению с более короткими.

Каждое мышечное волокно обладает свойством развивать напряжение до 200 мг. В связи с тем, что тело человека содержит до 30 млн волокон, он мог бы при одновременном силовом воздействии своей мышечной системой в одном направлении развить напряжение до 30 тонн, если бы все волокна одновременно тянули в одну сторону, что в действительности в силу ряда факторов нереально. Тем не менее эти факты физиологических исследований говорят об огромных неизведанных телесно-двигательных возможностях человека.

На силовые свойства мышц оказывает определяющее влияние так называемый физиологический поперечник. Величину физиологического поперечного сечения составляет сумма сечений каждого волокна мышцы, что напрямую определяет ее возможность развивать прогрессирующее усилие, выполнять большую работу.

К таким свойствам относят сократимость, упругость, жесткость, прочность и релаксацию.

Сократимость - это свойство мышцы сокращаться при возбуждении. Результатом сокращения является укорочение мышцы и появление силы тяги. Существуют изотоническая и изометрическая разновидности сокращений мышцы. При изотоническом - волокна мышцы укорачиваются, но ее напряжение остается постоянным. Изометрическим называется такое сокращение, при котором длина мышцы остается неизменной при возрастании напряжения. Ирм выполнении телесно-двигательных упражнений, да и в целом в двигательной деятельности человека, в чистом виде изометрическое и изотоническое сокращения не встречаются, а проявляются последовательно или комплексно.

Под упругостью мышцы понимается ее свойство восстанавливать первоначальную длину после действия на нее деформирующей силы. Возникновение и проявление упругих свойств мышцы объясняется тем, что при растягивании в ней возникает энергия упругой деформации. Аналогичной моделью для сравнения может быть растянутая пружина или резиновый жгут, при увеличении растяжения которых запасается энергия - энергия упругой деформации.

Жесткость есть свойство мышцы противодействовать прикладываемым силам. Степень жесткости определяется коэффициентом как отношение приращения восстанавливающей силы к приращению длины мышцы под действием внешней силы. Существует свойство мышцы, обратное жесткости и называемое податливостью. Это свойство характеризуется коэффициентом податливости как отношение приращения длины мышцы к силе, измененной на единицу за время удлинения.

Прочность мышцы определяется величиной растягивающей силы, при которой мышца разрывается. Критическое значение растягивающей силы, при которой мышца рвется, определяется по кривой Хилла (рис. 47). Известно, что сила, при которой мышца травмируется, составляет от 0,1 до 0,3 Н/мм2 (в пересчете на 1 мм2 поперечного сечения мышцы). При этом максимум прочности сухожилия составляет примерно 50 Н/мм2, а фасций - около 14 Н/мм2. В практике спорта, как правило, рвется сухожилие при невредимой мышце. Примером может быть разрыв ахиллова сухожилия при отталкиваниях и приземлениях в опорных прыжках, вольных упражнениях в спортивной гимнастике, в других видах спорта, характерных ударными приземлениями и отталкиваниями. Возможной причиной этого называют комплекс свойств мышцы, включая эластичность, позволяющий адекватно реагировать на большую ударную нагрузку, амортизировать ее, в то время как сухожилие но своим физиологическим свойствам к этому бывает не готово.

К свойствам мышцы относят и релаксацию. Под релаксацией вообще понимается процесс постепенного возвращения в состояние равновесия какой-либо системы, выведенной из такого состояния после прекращения действия факторов, повлиявших на ее равновесное состояние. Релаксация мышцы есть полное или значительное расслабление мышцы, прекращение ее напряжения. Это проявляется в постепенном уменьшении силы тяги при постоянной длине мышцы.

Также как и увеличение напряжения мышцы, ее расслабление, релаксация не проходит моментально и требует определенного времени. Известно, что максимально быстрая релаксация близкого к предельному напряжению мышцы длится 0,2-0,4 с.

Релаксация проявляется, например, при прыжках в глубину, при различных приземлениях в акробатических и опорных прыжках, при соскоках со снарядов. В этих случаях спортсмен в фазе амортизации делает кратковременную паузу и выпрямляет тело, что соответствует релаксационным процессам. Другим примером может быть прыжок в глубину с последующим прыжком вверх. В этом случае, чем больше сгибание ног в фазе амортизации, тем длиннее пауза, тем меньше сила отталкивания и высота отскока.

При выполнении многих телесно-двигательных упражнений проявляется особенное свойство мышцы, заключающееся в реакции на изменение ее рабочей длины. Суть этого состоит в том, что большое напряжение мышцы, вызванное внешними силами (падающего тела при приземлении), рефлекторно вызывает рост ее возбуждения. Это явление называют миотатическим рефлексом, который лежит в основе механизма перехода мышцы к активной работе. Сущность миотатического рефлекса как мгновенного перехода от одной работы к другой проявляетея, например, во множестве гимнастических упражнений, их комбинаций, где переход от одного элемента к другому, а подчас и в одном элементе комбинации, требует очень быстрого мышечного реагирования, моментальных двигательных коррекций, быстрой реорганизации работы мышечной системы.

Биодинамический смысл проявления миотатического рефлекса заключается в упреждающей активизации мышцы до предстоящей мощной работы. Опоздание включения мышцы в работу приводит к сбоям в структуре техники упражнения. Так, при выполнении рондата или фляка перед сальто, еще перед постановкой ног в курбете на опору у гимнаста наблюдается быстрый рост электрической активности мышц, окружающих голеностопные и коленные суставы. Возникающая повышенная напряженность мышц позволяет им мгновенно включиться в работу по ударному отталкиванию на сальто.

Биомеханические свойства мышц проявляются в различных режимах сокращения и видах работы мыши,. Разновидности режимов (типов) сокращения мышц определяются по способу ускорения мышц. Существует три типа: изометрический, изотонический и ауксотонический.

Изометрический режим (удерживающий) характеризуется неизменной длиной мышцы при развитии его напряжения. На изометрическом типе сокращения мышц основывается статическая работа двигательного аппарата, статические упражнения в процессе физической подготовки или в спортивной гимнастике. Примерами могут быть горизонтальный вис сзади или спереди на кольцах, вис на согнутых руках на перекладине, угол в упоре на брусьях, «крест» на кольцах и др.

На графике закономерности «сила - скорость» (кривая Хилла) изометрический режим характеризуется величиной статической силы (/'0), при которой скорость сокращения мышцы равна нулю (рис. 47). Известно, что статическая сила, проявляемая спортсменом в изометрическом режиме, зависит от режима предшествующей работы. Так, при опускании в горизонтальный упор на кольцах («крест») имеет место уступающий режим работы. В этом случае величина статической силы /-’о, больше, чем в том случае, если бы гимнаст выполнял «крест» из виса на кольцах в режиме преодолевающей работы.

Изотоническое сокращение мышцы характеризуется ее укорочением при постоянной внешней нагрузке. В таком многоплановом по проявлению и смене режимов работы мышц виде спорта, как гимнастика, эта разновидность режима сокращения мышцы практически не встречается.

Луксотонический режим отличается одновременным напряжением мышцы и укорочением, которые лежат в основе определенных двигательных действий в упражнениях. Луксотонический режим подразделяется на уступающий и преодолевающий. Уступающий режим работы мышц связан с противодействием мышцы сопротивлению, при котором она напрягается, удлиняется и совершает отрицательную работу. В этом случае тяга мышцы направлена на уменьшение скорости частей и звеньев тела. Но не следует считать отрицательную работу мышц всегда неблагоприятным явлением. Например, уступающий режим работы мышц рук при перекате на спину в кувырке вперед создает условия для мягкого контакта тела с опорой, амортизирует возможный удар спиной.

Преодолевающий режим связан с преодолением какого-либо сопротивления, при котором мышца сокращается, укорачивается и в итоге совершает положительную работу. Тяга мышцы при этом направлена на увеличение скорости движений. Существует два варианта такой тяги мышцы. В упражнениях с преодолевающим режимом, где движения носят замедленный характер, имеет место непрерывная тяга. Например, поднимание прямых ног в висе на гимнастической стенке или подтягивание в висе на перекладине. Другой вариант, когда в упражнении преодолевающий режим работы мышц заключается в быстрых и скоростно-силовых движениях, проявляемых только в начале упражнения. В этом случае части тела или звену сообщается в начале упражнения какое-то ускорение, а далее движение продолжается по инерции. Здесь тяга мышц называется начальной. Так, мах вперед в упоре на брусьях появляется в результате кратковременной тяги мышц туловища и ног, а затем идет по инерции до определенной высоты. Другой пример: движение ногой до удара по мячу. Движения с такой тягой мышц называются баллистическими.

В преодолевающем режиме мышца укорачивается в результате сокращения. А в уступающем режиме - растягивается внешней силой. При отталкивании на сальто вперед с разбега икроножная мышца гимнаста работает в фазе амортизации в уступающем режиме. При этом она укорачивается и напрягается, а непосредственно при выталкивании в преодолевающем режиме растягивается, противодействуя внешним силам.

Сравнивая режимы работы мышц, Д.Д. Донской отмечал, что преодолевающая работа наблюдается не во всех движениях человека и не в каждый момент движений, которые совершаются по инерции и под действием внешних сил и внутренних пассивных. Уступающая же работа имеет место во всех движениях, иногда на протяжении всего движения, иногда к моменту его окончания. В свое время II.Ф. Лесгафт образно заметил, что мышцы являются главными тормозами движений.

Итак, рабочая длина мышцы и степень ее возбуждения являются главными причинами, определяющими режим работы мышцы. Разное соотношение этих причин побуждает мышцу функционировать в разных режимах при выполнении телесно-двигательных упражнений, определяя сущность последних. Ауксотони- ческий режим предполагает активную работу мышечного аппарата спортсмена в условиях предварительного натяжения мышцы.

11ознание преподавателем (и желательно спортсменом) телесно-двигательного упражнения, и прежде всего его техники, должно основываться на реальном характере режима работы мышц обучаемого. Это является одним из существенных факторов построения двигательных действий, а также целенаправленного подбора подводящих и подготовительных упражнений.

Разновидности работы мышц определяются совмещением их силы тяги и длины. 11реодолевающий и уступающий виды работы мышц определяются особенностями изменения длины мышцы, то есть ее укорочением, удлинением или неизменностью длины. Для каждого из этих трех вариантов изменения длины мышцы специфичны три варианта проявления силы тяги: ее увеличение, уменьшение и сохранение неизменной. Такое соотношение вариантов представлено в биомеханике девятью типичными разновидностями работы мышц (табл. 3).

Самыми распространенными в телесно-двигательных упражнениях и требующими наиболее внимательного отношения являются две следующие разновидности работы мышц. В начале каждого двигательного действия осуществляется разгон, связанный с увеличением скорости изменения углов в суставных сочленениях, что соответствует позиции 3 (табл. 3). Следствием тормозящей работы мышц является прекращение движения в суставе (позиция 7). В упражнениях скоростно-силового характера уступающая работа одной и той же мышцы переходит в преодолевающую. Для этого случая характерно наиболее полное использование энергии упругой деформации.

Таблица 3

Типичные разновидности работы мышц

Сила тяги

МЫШЦЫ

Длина мышцы

Уменьшается

Постоянная

Увеличивается

Увеличивается

1. Движение «до отказа»

4. Усиление фиксации

7. Торможение до остановки

Постоянная

2. Изотоническое преодоление

5. Постоянная фиксация

8. Изотоническое уступание

Уменьшается

8. Разгон

до максимальной

скорости

6. Ослабление фиксации

9. Притормаживание с уступайием

Вид работы

Преодолевающая

Статическая

Уступающая

При сохранении положения тела проявляется фиксация (позиция 5), но при этом могут иметь место случаи, когда требуется усиление фиксации (позиция 4) или ослабление (позиция 6). Следует иметь в виду, что изотонический режим в форме преодоления (позиция 2) и уступающего проявления (позиция 8) в практике не встречается.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >