Химизм и энергетика мышечного сокращения.
Рис.14. Относительный вклад трех энергетических систем в выполнение упражнений разной предельной продолжительности, %:
- фосфагенная, - лактацидная, - кислородная система
Формы и типы мышечного сокращения.
Режимы сокращений мышечных волокон (одиночное и тетаническое мышечные сокращения).
Когда на мышцу действует какая- либо внешняя сила своим однократным изменением, мышца сокращается на определенную величину. Когда мышца достигает максимума укорочения, она сейчас же начинает расслабляться, т.е. удлиняться. Мышца сокращается тем скорее и тем интенсивнее, чем она больше отдохнула, чем выше ее температура. Мышца при сокращении не только укорачивается, но и утолщается. В одиночном мышечном сокращении можно выделить 3 последовательно протекающих периода (рис..).
В зависимости от частоты и силы раздражения мышца может проявлять различные режимы сокращения: режим одиночного и режим тетанического сокращений (рис. ).
7. Работа мышц. Закон средних нагрузок .
Обычно при оценке деятельности мышц учитывают только производимую ею внешнюю механическую работу. В наиболее простом случае - при подъеме груза - работа мышцы (А), согласно законам механики, может быть измерена произведением веса груза (Р) на высоту подъема (h) и выражена в кгм:
А=Рh
Расход энергии и КПД при работе мышцы. Величина внешней работы мышцы не может дать точных представлений об общем расходе энергии, т.к. часть ее превращается в тепло. При выполнении любой работы, как внутренней, так и внешней, часть энергии неизбежно превращается в тепловую. Вследствие этого общий расход энергии (G) есть сумма расхода, идущего на механическую работу (W), и расхода на образование тепла (H):
G= W+H
Очень важно выяснить, какая часть общих энергетических трат идет на выполнение работы и какая теряется в виде тепла, т.е. выяснить коэффициент полезного действия (КПД) мышечного двигателя. КПД есть отношение величины произволимой работы к общим энергетическим тратам.
КПД = W/W+H
Измерения показывают, что КПД мышц человека может достигать 25-30%. Это значит, что только 1/4 всех энергетических трат мышцы идет на выполнение внешней механической работы, остальные же 3/4 теряются в виде тепла. Следует сказать, что КПД мышцы сравнительно высок; КПД самых совершенных машин намного ниже.
КПД не является величиной постоянной; он зависит от условий деятельности мышцы, в частности, от величины нагрузки и от скорости сокращения.
Наибольшую внешнюю работу мышца способна произвести при некоторых средних нагрузках. Это явление получило название закона средних нагрузок. Очевидно, и КПД мышцы будет наиболее высоким при средних нагрузках, при которых внешняя механическая работа, совершаемая ею, является наибольшей.
КПД в значительной мере зависит и от скорости сокращения. Наибольшая внешняя работа и наиболее высокий КПД получаются при некоторых средних скоростях работы.
Особенно снижают КПД чрезмерно высокие скорости сокращения. Понижение производительности работы при увеличении скорости сократительного акта связано главным образом с тем, что мышцы обладают инерцией и внутренним трением (вязкостью). Чем быстрее совершается сокращение, тем сильнее внутреннее трение, тем большая часть энергии идет на его преодоление, тем ниже КПД. При слишком медленном сокращении КПД снижается в связи с тем, что часть энергии идет не на сокращение, а на поддержание достигнутой степени укорочения мышцы.