Биомеханика мышц Подъёмная сила мышцы

При сокращении мышца производит тягу с определённой силой. Сила мышцы зависит от физиологического состояния и площади поперечного сечения волокон. Одиночное мышечное волокно способно развивать силу, равную 100-200 мг, то есть при одновременном сокращении всех мышечных волокон мышцы тела человека в состоянии развить напряжение в 20-30 т.

В связи с этим следует различать анатомический и физиологический поперечник мышцы. Под анатомическим поперечником понимают площадь поперечного сечения, перпендикулярного длине мышцы. Физиологический поперечник соответствует сумме поперечных сечений всех её волокон. Физиологический поперечник совпадает с анатомическим только в мышцах с продольно расположенными волокнами (длинные, веретенообразные мышцы конечностей), у мышц с косым расположением волокон (перистые мышцы) физиологический поперечник мышц значительно превышает анатомический. Следовательно, перистые мышцы при одинаковой окружности брюшка с длинными обладают значительно большей силой, но зато длинные мышцы по сравнению с перистыми сокращаются на большую величину. В среднем сила мышц, имеющих площадь физиологического поперечного сечения в 1 см²равно 10 кг (икроножная мышца – 5,9 кг/см², двуглавая мышца плеча - 11,4 кг/см², трёглавая мышца плеча - 16,8 кг/см²). Суммарная сила мышц сгибателей предплечья равна приблизительно 160 кг, сгибатели голени 480 кг. Эти цифры на первый взгляд кажутся преувеличенными, так как тяжести, которые может поднять человек, значительно меньше. Это связанно с тем, что места прикрепления мышц к костям находятся вблизи соответствующих суставов и моменты вращения мышц в несколько раз меньше, чем моменты сил тяжести.

Морфо-функциональное состояние мышцы

Различают два основных состояния мышцы: сокращенноеирасслабленное. Находясь в каждом из этих состояний, мышца может быть укорочена, удлинена или находится в среднем положении. При этом сила мышечной тяги (напряжение мышцы) может увеличиваться или уменьшаться, как при укорочении, так при удлинении (растягивании) мышцы. Например, при переходе из положения лёжа в положение сидя мышцы живота сокращаются с понижающимся напряжением, а при переходе из положения сидя в положение лёжа – растягиваются с нарастающим напряжением. Те же мышцы при переходе из угла в упоре в упор растягиваются с понижающимся напряжением.

Наибольшее укорочение мышцы происходит на ½ длины её брюшка. Такое сокращение односуставных мышц обеспечивает амплитуду движения, возможную в суставе. Недостаточность укорочения, характерная для многосуставных мышц, носит название активная недостаточность мышцы. Недостаточность укорочения многосуставных мышц компенсируется тягой односуставных мышц.

При удлинении односуставные мышцы как правило не препятствуют допустимому движению в суставе. Многосуставные мышцы могут ограничивать движение в суставах при их растягивании, что трактуется как пассивная недостаточность мышцы. Например, пассивная недостаточность мышц задней группы бедра не позволяет совершить максимальное сгибание в тазобедренном суставе при разогнутой голени. Если при сгибании бедра голень согнута в коленном суставе, то сгибание бедра можно произвести значительно большим объёмом движения, то есть при разогнутой голени двусуставные мышцы задней группы бедра растягиваются в большей мере и тормозят движение. Пассивную недостаточность мышц можно снизить посредством специальных упражнений, однако это уменьшение недостаточности может грозить травмой суставов (профессиональные травмы коленного сустава у футболистов).

Обладая способностью к укорочению и растяжению каждая скелетная мышца всегда находится в состоянии непроизвольного напряжения, что характеризуется как тонус мышцы.

Тонус мышцы регулируется рефлекторно центральной нервной системой. У детей тонус мышц меньше, чем у взрослых, у женщин меньше, чем у мужчин, у не занимающихся спортом, меньше чем у спортсменов. У спортсменов, занимающихся видами спорта с преобладанием ассиметричных движений (метание, гребля на каноэ) неравномерный тонус мышц правой и левой половин тела приводит к нарушению осанки, и наоборот – повышение тонуса определённых групп мышц у детей и юношей может коррегировать осанку.