Сила як фізична якість людини й основні моменти методики її розвитку

Оскільки розвиток сили пов’язаний із використанням різних обтяжень, що, в свою чергу, призводить до значних навантажень на опорний апарат, то, перш ніж характеризувати цю фізичну якість, доцільно ознайомитися з деякою інформацією, що стосується профілактичних заходів з метою запобігання негативних змін у такій дуже важливій частині людського організму, якою є хребет.

Згідно з даними медичної статистики, до 80% дорослого населення страждає постійними або тимчасовими болями в області попереку. Мається на увазі так званий поперековий больовий синдром (ПБС). Втрати через непрацездатність, обумовлені ПБС, займають, за даними ряду авторів, або перше місце серед всіх інших хвороб, або друге, поступаючись лише застудним захворюванням.

Серед причин, що викликають ПБС (окрім порушення обміну речовин, інфекцій, генетичної схильності і ін.), одне з перших місць займають фактори біомеханічного порядку. Міжхребцеві диски витримують великі механічні навантаження, які можна умовно розділити на дві категорії: ударні та статичні навантаження. Так, якщо говорити про перші, то вже при звичайній ходьбі різниця прискорень тазової ділянки і голови становить від 0,5 до 1,0 g. А під час приземлення в гімнастиці після зіскоків з перекладини на тонкий шар матів різниця може досягати 12 g.

Щодо статичних навантажень, то вони зумовлені в основному дією сил м’язової тяги. Так, наприклад, на 4-й хребець крижового відділу діє вага верхньої частини тіла, але центр ваги розміщений не безпосередньо над міжхребцевим диском, а дещо попереду від нього, і тому виникає обертальний момент сили, протидію якому забезпечують м’язи-розгиначі хребта. Плече тяги їх дуже маленьке, і щоб створити момент сили протилежного значення, вони повинні розвивати значне зусилля.

Особливо ж значні навантаження на міжхребцеві диски випадають тоді, коли, нахиляючись, доводиться опускати чи піднімати якісь вантажі не з прямою, а із заокругленою спиною. В.М. Заціорський[51] наводить, до речі, такий факт: у людини вагою 70 кг при підйомі вантажу в 20 кг при прямій спині і зігнутих ногах тиск на третій крижовий хребець становить 210 кг. А коли робити це з прямими ногами і заокругленою спиною, то тиск на вказаний хребець уже становить 340 кг. Ситуація ще більше ускладнюється, якщо при цьому пробувати робити ще й скручування хребта.

Аналогічні явища біомеханічного характеру, хоч і з меншими силовими показниками, відбуваються і в шийному відділі хребта. Але, оскільки навантаження тут дуже тривалі (утримування голови у нахиленому положенні при читанні, писанні чи якійсь іншій робочій позі і т.д.), а уваги з точки зору профілактики засобами фізичної культури приділяється мало (далеко не всі вчителі фізичної культури на своїх уроках дають достатньо вправ на цей відділ хребта під час проведення загальнорозвиваючих вправ), то вже в шкільному віці можуть виявлятися ознаки захворювання на остеохондроз в області шийних хребців.

Зрозуміло, що і грудний відділ хребта не є винятком, хоча означені явища протікають у ньому все-таки з меншою інтенсивністю. Але тут на неуважних чатує інша небезпека. Саме в цьому відділі при недостатньо і негармонійно розвинутих м’язах тулуба трапляються різні викривлення у вигляді сколіозів, кіфозів, кіфо-сколіозів, особливо в молодшому шкільному віці.

Отже, всі ділянки хребта людини по-своєму вразливі, і потрібна систематична профілактична робота з метою попередження можливих порушень. Всю цю роботу можна розділити на кілька напрямків:

а) забезпечити умови занять фізичними вправами, за яких досягалося б пом’якшення ударних навантажень на хребет. Сюди належать: дотримання потрібних властивостей опорних поверхонь, необхідної якості взуття, навчання техніці приземлення;

б) зміцнити м’язи шиї і щоденно підтримувати їх у належному тонусі;

в) зміцнити і регулярно підтримувати в належному тонусі м’язи поперекового відділу хребта;

г) забезпечити і регулярно підтримувати на належному рівні гнучкість грудного відділу хребта;

д) забезпечити надійний запас міцності м’язів ніг (особливо чотирьохголових м’язів).

Останній напрямок потребує деякого пояснення. Як уже зазначалося, небажано допускати великих нахилів зі значним вантажем, та ще й із заокругленою спиною. Найкраще всі піднімання вантажів виконувати за рахунок роботи м’язів ніг і витримувати при цьому поперековий лордоз, тобто старатись тримати спину рівною. Зміцнення м’язів ніг має ще й інший позитивний момент. Без присідань з навантаженнями тут не обійтися, а ця вправа автоматично розвиває і м’язи черевної порожнини.

Ці напрямки доречно доповнити і рядом правил, яких слід дотримуватися безпосередньо в процесі занять фізичними вправами. Ось ці правила.

- Перед “силовою” частиною тренування треба ретельно розім’ятися взагалі, зробивши при цьому тільки для м’язів тулуба і хребта 250-300 рухів.

- Керуватися принципом “краще недовантажитися, ніж перевантажитися” щодо вправ, які вимагають значних навантажень на хребет.

- Після серії силових вправ виконувати 20-30 рухів на розслаблення і розтягування.

- Уникати одноманітних силових вправ.

- Обов’язково виконувати розслаблені виси, але після цього не зіскакувати, а м’яко сходити.

- У всіх випадках, що мають характер “тяги”, уникати різних ривків.

- Майже всі жими (а з великою вагою – всі!) виконувати із положення лежачи.

- Старатися не досягати максимальної амплітуди рухів під час виконання вправ з великими навантаженнями.

- Дуже обережно виконувати комбіновані (поєднання нахилу з поворотом) силові вправи.

Визначення поняття сили як фізичної якості;

механізми, що лежать в її основі; різновиди силових здібностей

Сила – це здатність людини долати зовнішній опір або ж протидіяти йому за допомогою м’язових напружень.

М’язи людини, як відомо, можуть генерувати напруження без зміни своєї довжини (ізометричний режим роботи) і змінюючи її (динамічний режим роботи). У динамічному режимі м’яз може скорочуватись, долаючи зовнішній опір, або ж, коли навантаження занадто велике, поступатися йому, примусово розтягуючись. До речі, під час примусового збільшення довжини м’язів сила їх може значно (до 50-100 %) перевищувати максимальну ізометричну силу.

Сила скорочення скелетних м’язів залежить, як мінімум, від трьох груп фізіологічних факторів (механізмів):

1. Центрально-нервових;

2. Периферійних;

3. Поточного функціонального стану м’язів.

Центрально-нервові механізми організують збуджуючий вплив на мотонейрони і регулюють взаємодію м’язів, іншими словами, забезпечують внутрішньом’язову і міжм’язову координацію. Так, наприклад, якщо у нетренованої людини при максимальних силових напруженнях до скорочення залучається 30-50 % моторних одиниць, то у тренованої – до 80-90 % і більше. Побічним свідченням впливу силового тренування на центральну нервову систему може служити феномен “переносу”, тобто збільшення сили контралатеральних (протилежної частини тіла) м’язів, що не піддавались тренуванню. Такий феномен відзначається багатьма дослідниками як результат, зокрема, ізометричного і високошвидкісного ізокінетичного (з постійною швидкістю скорочення) тренування. Аналіз біопсійних проб (взяття невеликої кількості м’язової маси за допомогою спеціальної голки) до і після такого силового тренування показує, що площа поперечного перерізу м’язових волокон в нетренованому м’язі достовірно не змінюється, незважаючи на збільшення цього показника в тренованому м’язі.

Периферійні механізми визначають скорочувальні властивості м’язів. Інтегральним показником цих властивостей є їх поперечний переріз. Зі збільшенням його прямо пропорційно зростає і сила м’язів. На сьогодні результати більшості досліджень свідчать про те, що поперечний переріз м’язів зростає завдяки гіпертрофії окремих волокон, яка в сумі визначає гіпертрофію м’язів у цілому. Це, в свою чергу, вказує на те, що кількість м’язових волокон залишається постійною, а змінам піддається лише їх об’єм.

Але є й інша точка зору, а скоріше – припущення. Деякі дослідники припускають, що гіпертрофія м’язів може здійснюватися завдяки гіперплазії, або, говорячи простіше, за рахунок збільшення кількості м’язових волокон. У зв’язку з цим доцільно розглянути факти, наведені Дж.Уілмором і Д.Л.Костіллом[52]. В одному дослідженні середня площа окремих волокон латеральних широких м’язів стегна і дельтовидних м’язів у культуристів високого класу була меншою, ніж у важкоатлетів, і майже такою ж, як у студентів фізкультурних закладів і людей, що не займалися силовими тренуваннями. Це могло свідчити про те, що гіпертрофія окремих волокон не є головним фактором збільшення м’язової маси у культуристів.

Подібні результати були отримані також в іншому дослідженні, де порівнювали показники високотренованих культуристів і фізично активних, але не тренованих людей. Площа м’язових волокон у них була майже однаковою, незважаючи на те, що в культуристів обхват кінцівок був значно більшим. Окрім цього, вчені встановили, що в культуристів у руховій одиниці більше м’язових волокон, чим у нетренованих людей. Оскільки в культуристів був значно більший обхват м’язів при нормальній площі поперечного перерізу м’язових волокон, отримані результати могли вказувати на збільшення кількості м’язових волокон. А можливе й інше пояснення – у культуристів від народження було більше м’язових волокон.

Друге припущення, мабуть, більш вірогідне. На таку думку наводять результати дослідів з тренуванням молодих тварин, наведених у книзі Ф.З. Меєрсона[53]. Виявилось, що маса серця у них наростає значніше, ніж у дорослих тварин, до того ж відбувається збільшення числа м’язових одиниць на одиницю площі і збільшення числа капілярів. Такі адаптаційні механізми, вважали спочатку дослідники, є більш бажані ніж гіпертрофія м’язових волокон. Та далі було виявлено, що під час фізичного тренування (плавання) молодих тварин хоч і збільшується число м’язових клітин у серцевому м’язі, та все це на фоні зменшення ваги нирок на 10-15 % (зменшилась кількість клубочків і нефронів), а також зменшення кількості клітин печінки, хоча вага печінки не змінилась. Ф.З. Меєрсон вважає, що клітинний фонд організму вже на ранніх етапах онтогенезу не безмежний і перерозподіл його відбувається відповідно до принципу “тришкіна каптана”.

Якщо правомірно ці результати екстраполювати на людей, то феномен гіперплазії можливий лише на ранніх етапах онтогенезу, а точніше – в дошкільному та молодшому шкільному віці, і до описаних Дж.Уілмором і Д.Л.Костілом випадків це не стосується.

І з другого боку, якщо знову ж таки екстраполювати ці результати на людей, то це є прямим свідченням шкідливості ранньої спортивної спеціалізації, бо вона буде діставатися організму надто дорогою ціною.

Поточний функціональний стан м’язів, як фактор, що визначає силу їх скорочень, не потребує коментарю. Ясно, що коли у виконавчих приладах (м’язах) наростає втома, то їх здатність до генерації потужних напружень зменшується і навпаки.

Залежно від величини зусилля, швидкості його наростання і режиму роботи м’язів виділяють такі різновиди силових здібностей:

- максимальна сила (реєструється при ізометричному режимі роботи м’язів);

- повільна сила;

- вибухова сила;

- реактивна здатність нервово-м’язового апарату;

- силова витривалість, у якій виділяють витривалість при великих м’язових напруженнях, позну статичну витривалість і локальну м’язову витривалість, що притаманна циклічним локомоціям.

Перші два різновиди силових здатностей в спеціальній літературі іноді об’єднують терміном “власне-силові здібності”, а два наступні – терміном “бистротно-силові здібності”.

Під вибуховою силою розуміють максимум наростання зусилля за одиницю часу. Крива F_(t) вибухового зусилля трьохкомпонентна і кількісно визначається такими властивостями нервово-м’язового апарату, як максимальна сила м’язів, здатність до швидкого виявлення зовнішнього зусилля на початку робочого напруження м’язів (стартова сила), здатність до нарощування робочого зусилля в процесі розгону переміщуваної маси (прискорююча сила). Установлено, що ці властивості тією чи іншою мірою властиві людині будь-якого віку і статі, незалежно від того, займається вона спортом чи ні. Спостереження показують, що максимальна і прискорююча сили більше піддаються розвитку, ніж стартова. Остання більшою мірою зумовлена природженими властивостями нервово-м’язового апарату.

Реактивна здатність є специфічною властивістю нервово-м’язового апарату, що являє собою генерацію потужного зусилля зразу ж після інтенсивного механічного розтягування м’язів, або, іншими словами, при переключенні їх від уступаючої роботи до долаючої в умовах максимуму динамічного навантаження, що в цей час розвивається.

І, нарешті, слід зауважити, що залежно від того, як вимірюється сила, її поділяють на абсолютну і відносну.

Абсолютну силу виражають в фізичних одиницях сили (в кГ) без урахування ваги тіла виконавця, а відносну – з урахуванням ваги тіла виконавця, тобто в кГ сили на кілограм ваги тіла (кГ/кг). Оскільки сила пропорційна площі поперечного перерізу м’яза (квадрату лінійних розмірів – l²), а вага – об’єму тіла (кубу лінійних розмірів – l³), то зі збільшенням ваги тіла людини її абсолютна сила зростає, а відносна – зменшується.

Засоби розвитку силових здібностей

Головним засобом розвитку силових здібностей, як і всіх інших фізичних якостей, є фізичні вправи. Та, зрозуміло, щоб фізичні вправи підходили для розвитку тієї чи іншої якості, вони, в кожному конкретному випадку, повинні задовольняти певні вимоги або, іншими словами, на них повинні накладатись певні обмеження. Таким обмеженням стосовно вправ, призначених для розвитку силових здібностей, є вимога, щоб напруження, які будуть генеруватись у процесі їх виконання, були більшими за ті, до яких людина звикла, або, точніше, ці напруження повинні перевищувати своєрідний поріг: 20 % від максимальних.

Експериментально встановлено, що синхронізація імпульсної активності мотонейронів відзначається, починаючи з величини зусилля, рівного 20 % від максимального.

Отже, для розвитку сили використовують вправи з підвищеним опором. Залежно від природи опору їх поділяють на дві групи.

1. Вправи із зовнішнім опором. Для створення його використовують:

а) вагу предметів;

б) протидію партнера;

в) опір пружних предметів;

г) опір зовнішнього середовища (наприклад, біг по воді, піску, глибокому снігу).

2. Вправи з обтяженнями, зумовленими вагою власного тіла.

Окрім цих вправ можна відзначити і так звані вправи в самоопорі. Вони полягають у напружених рухах, коли тяговому зусиллю активної м’язової групи протидіє напруження м’язів-антагоністів. Використання цих вправ у спортивній практиці небажане, бо постійне напруження антагоністів під час руху суперечить основним вимогам раціональної координації рухів. Використання ж їх в оздоровчій практиці більш чим небажане через велике нервове напруження, яке вони викликають і тому, користуватися ними треба дуже обережно і тільки добре підготовленим і здоровим людям.

Деякі зауваження слід зробити і стосовно вправ, де м’язи працюють в режимі ізометричного напруження. Ці вправи, як зазначає Л. Остапенко[54], були запропоновані для тренувань Т.Хеттінгером і Є. Мюллером (США) в 1953 році і протягом деякого часу були дуже популярними.

Ізометричними вправами можна цілеспрямовано впливати на будь-який м’яз при потрібному куті в суглобі. І в цьому їх безсумнівна перевага. Також, за даними окремих спеціалістів, ізометричні напруження виявляють позитивний, зміцнювальний вплив на зв’язки, суглоби і хребет. Та все ж таки, незважаючи на всі ці переваги, до ізометричних напружень треба підходити дуже обережно.

Так, виконання ізометричних вправ приводить до зміни морфології м’яза, внаслідок чого дещо скорочується м’язове черевце і подовжується сухожильна частина. Це явище спостерігається і тоді, коли вправи виконуються з неповною амплітудою рухів. Таким чином, ізометричні вправи вкупі з вправами з неповною амплітудою рухів є небезпечними для підлітків і молодих людей, у яких ще не закінчилося формування опорно-рухового апарату і продовжується розвиток м’язів.

Окрім цього, під час виконання ізометричних вправ підвищується артеріальний тиск крові. Систолічний тиск стає вище вихідного на 30-50 мм ртутного стовпа, збільшується також і діастолічний тиск на 20-30 мм. Напруження навіть невеликої м’язової групи в ізометричному режимі може призвести до такого значного підйому артеріального тиску, який не спостерігається навіть при інтенсивній динамічній роботі м’язів всього тіла. За умови зловживання ізометрією підвищення артеріального тиску може стати хронічним.

Ураховуючи все це, при застосуванні ізометричних вправ треба дотримуватись таких рекомендацій:

- розвивати ізометричне напруження до максимуму треба не більше 6 секунд.

- Ізометричні вправи треба виконувати з поступовим наростанням і поступовим послабленням м’язового напруження, для чого доцільно використовувати динамометр, секундомір, метроном.

- Виконувати означені вправи треба після вправ, пов’язаних з роботою на техніку виконання, і після кожного напруження застосовувати вправи на розслаблення.

- Об’єм ізометричних вправ повинен бути невеликим: у заняттях для них доцільно відводити не більше 10 хвилин. Не слід використовувати ізометричні вправи довше 1-2 місяців.

Завершуючи виклад зауважень стосовно застосування ізометричних вправ, слід зупинитися іще на одному моменті, на який звернув увагу Ю.В. Менхін[55]. Відомо, що в різних сферах життєдіяльності (в тому числі й у фізкультурно-спортивній) людини є багато випадків, коли їй необхідно тривалий час утримувати певну позу. Це не важко робити, якщо у неї достатньо розвинута позно-статична витривалість. Остання забезпечується ізометричним режимом роботи м’язів із напруженнями, досить далекими від максимуму.

Постає питання: як розвивати означену позно-статичну витривалість? Спортивна практика і проведені дослідження свідчать, що коли підвищити максимальну силу тих м’язів, що працюють на забезпечення потрібної пози, використовуючи для цього ізометричні вправи із максимальними напруженнями, то позно-статична витривалість не покращиться. Це й дало підставу Ю.В. Менхіну стверджувати, що терміни “ізометрія” і “статика” не можна вживати як синоніми. Ізометричні напруження (максимальні зусилля) суттєво відрізняються за фізіологічними механізмами від статичних напружень (зусилля складають 80 % від максимальних і підтримуються гранично довго) і не корелюють із ними. Отже, для розвитку позно-статичної витривалості повинні застосовуватись не ізометричні, а статичні напруження із зусиллями, що складають 50-80 % від максимальних і підтримуються гранично довго.

Характеристика засобів розвитку сили була б неповною, коли б ми не торкнулися особливостей дихання під час виконання силових вправ. Відомо, що коли спроба виконати максимальні зусилля здійснюється при затримці дихання (напружуванні), то результат буде найвищим. Дещо нижчим він буде при здійсненні зусилля на видиху, і ще нижчим – на вдиху.

Найвищі результати при генерації зусиль під час затримки дихання пояснюють тим, що підвищення внутрішньолегеневого тиску при напружуванні викликає подразнення механорецепторів легень, що рефлекторно змінює функціональний стан скелетних м’язів (так званий пневмом’язовий рефлекс).

Та в той же час при натужуванні виникають стани, які можуть негативно відбитися на діяльності серцево-судинної системи. Напружування викликає підвищення внутрішньо-грудного тиску до 40-100 мм рт. ст. (у нормі він на 2-15 мм нижче атмосферного). Це призводить до здавлювання порожнистих вен і утруднює доступ крові до правого серця; відповідно зменшується приплив крові й до лівого серця. Систолічний і хвилинний об’єми крові зменшуються, що може викликати анемію мозку і втрату свідомості.

Щоб уникнути небажаних явищ під час виконання силових вправ, треба дотримуватися таких правил:

1. Допускати напружування лише тоді, коли воно необхідне, тобто при короткочасних максимальних напруженнях. У початківців педагог повинен обмежувати такі напружування, а у дошкільнят і молодших школярів взагалі виключити.

2. Початківцям не можна давати у великому об’ємі вправи із граничними та близькими до них напруженнями.

3. Не треба перед виконанням силових вправ робити максимальний вдих, бо це збільшить внутрішньогрудний тиск і посилить ті зрушення, які спостерігаються при напружуванні.

4. Оскільки під час видиху зі звуженою голосовою щілиною досягаються майже такі показники, що й при напружуванні, можна робити максимальне зусилля на видиху без затримки дихання.

І, нарешті, треба відповісти на питання: який темп виконання силових вправ є оптимальним? Навіть не користуючись спеціальною інформацією, логічно твердити, що як максимальний, так і дуже повільний темп не є доречними, бо вони є полюсами діалектичного протиріччя. Найдоцільнішим, мабуть, є якийсь середній, чи близький до нього, темп. Так воно і є в дійсності. Треба орієнтуватися на природній темп, при якому найзручніше виконувати рухи.