Какими причинами можно объяснить зависимость силы тяги от величины суставного угла.

Биомеханическая характеристика силовых качеств

Сила действия человека

В биомеханике силой действия человека называется сила воздействия его на внешнее физическое окружение, передаваемая через рабочие точки своего тела. Примером могут быть сила давления на опору, сила тяги за рукоятку станового динамометра и т. п.

Сила — это мера механического действия одного тела на другое Численно она определяется произведением массы тела на его ускорение, вызванное данной силой:

Момент силы — это мера вращающего действия силы на тело; от определяется произведением модуля силы на ее плечо

Сила действия человека зависит от состояния данного человека и его волевых усилий, т. е. стремления проявить ту или иную величину силы, в частности максимальную силу, а также от внешних условий, в частности от параметров двигательных заданий.

Понятие о силовых качествах

Силовые качества характеризуются максимальными величинами силы действия (F mm), которую может проявить тот или иной человек. Вместо термина «силовые качества» используют также термины «мышечная сила», «силовые возможности», «силовые способности». Наиболее распространенной является следующая классификация силовых качеств:

Силовые качества Условия проявления

1. Собственно-силовые Статический режим и медленные (статическая сила) движения

2. Скоростно-силовые:

а) динамическая сила Быстрые движения

б) амортизационная сила Уступающие движения

Сила действия человека и сила мышц

Сила действия человека непосредственно зависит от сил тяги мышц, т. е. сил, с которыми отдельные мышцы тянут за костные рычаги. Однако между натяжением той или иной мышцы и силой действия нет однозначного соответствия. Это объясняется, во-первых, тем, что почти любое движение происхо­дит в результате сокращения большого числа мышечных групп; сила действия — итог их совмест­ной активности; и, во-вторых, тем, что при изменении суставных углов меняются условия тяги мышц за кость, в частности пле­чи сил мышечной тяги.

 Зависимость силы действия от параметров двигательных зада­ний

Рассмотрим зависимость силы действия от таких характеристик двигательных заданий, как: а) скорость движущегося звена тела, б) направление движения.

Связь «сила действия — скорость». Если толкать ядра различного веса, измеряя скорость вылета ядра и проявленную силу действия, то сила и скорость будут находиться в обратно пропорциональной зависимости: чем выше скорость, тем меньше проявленная сила, и наоборот. В крайнем случае, когда ядро будет

Настолько тяжелым, что его уже нельзя сдвинуть с места, можно проявить наибольшую силу действия (статическое усилие, скорость равна нулю). Наоборот, при движении свободной руки (масса «ядра», а следовательно, и сила действия, приложенная к нему, равны нулю) скорость будет наибольшей. При толкании обычного ядра скорость и сила имеют какие-то средние величины.

Когда зависимость «сила — скорость» изучается в лабораторных условиях на изолированных мышцах, получаются весьма точные зависимости, характеризуемые уравнением Хилла. «Кривая Хилла» сохраняет свою форму, если в эксперименте удается зарегис­трировать силу и скорость сокращения отдельной мышцы у человека (это пока можно сделать только на больных после определенных ортопедических операций).

При регистрации же силы действия, обусловленной совокупной активностью многих мышц, картина несколько сложнее. Так, в односуставных движениях зависимость, как правило, полностью сохраняется. В многосуставных движениях «на краях» зависимости (т. е. в зонах очень больших сил или очень больших скоростей) характер зависимости подчас меняется. Например, при метании с места ядер разного веса оказывается, что ядро весом 150 г спортсмены высокой квалификации метают дальше (т. е. выбрасывают его с большей скоростью), чем более легкое ядро (шарик) — весом 80 г. Наиболее вероятная причина этого — стремление предохранить руку от травмы. Однако в принципе, в общих чертах обнаруженная на отдельных мышцах зависимость между силой и скоростью сокращения проявляется и в сложнокоординированных движениях человека.

Связь «сила действия — направление движе­ния». Сила действия в уступающих движениях может значительно (до 50—100%) превосходить максимальную изометрическую силу че­ловека.

Например, сила действия, проявляемая при приземлении с большой высоты, больше той, которую спортсмен может проявить в отталкивании. Очень часто максимальные величины силы действия проявляются именно в уступающих фазах движения. Сила действия в уступающем режиме зависит от скорости. Чем быстрее происходит растягивание активных мышц, тем большую силу они проявляют. Сила действия человека зависит от положения его тела. Эту зависимость определяют следующие основные причины. Первая: с изменением положения сустава изменяется длина мышц. Сила же, проявляемая мышцей, зависит от ее длины (см. §14). Приближенно можно считать, что максимальная сила, проявляемая мышцей, падает пропорционально квадрату уменьшения ее длины. Наименьшие величины натяжения мышца проявляет при своем на­ибольшем укорочении.

Вторая: изменение плеча силы тяги мышцы относительно оси 1;вращения. Известно, что в механике плечом силы называется крат­чайшее расстояние (перпендикуляр) от оси вращения до линии действия силы. Характерное для двигательного аппарата человека близкое прикрепление мышц к оси вращения приводит к тому, что в боль­шинстве движений достигается выигрыш в скорости и расстоянии за счет проигрыша в силе. Так, при угле равном 90° в локтевом суставе сгибатели его (в частности, двуглавая мышца плеча) проиг­рывают в силе приблизительно в 10 раз; в области ахиллова сухожилия при отталкивании стопой наблюдается перегрузка примерно в 3 раза и т. п. При изменении суставного угла плечо тяги мышц меняется, в результате меняется и создаваемый ими вращательный момент силы. Например, плечо силы длинной головки двуглавой мышцы плеча зависит от суставного угла следующим образом:

Суставной угол (угловые

Градусы) 180 160 140 120 100 80 60

Плечо силы тяги мышцы

(мм) 11,5 16,8 26,9 37,4 43,5 45,5 39,2

Как видно, плечо силы меняется примерно в 4 раза. Следовательно, если натяжение мышцы будет одним и тем же, то при изменении угла сила действия может увеличиться или уменьшиться в 4 раза.

Указанные причины — изменение длины мышц и плеч сил мышеч­ного натяжения — обусловливают то, что для каждого односуставного движения существует определенная зависимость между суставным углом и максимальной силой действия. Когда в движении участвуют многосуставные мышцы (а в спорте так бывает в большинстве случаев), картина усложняется, поскольку длина этих мышц зависит от положения в соседних суставах. Например, максимальная сила