Возникновение мышечной силы

Мышечная сила отражает способность производить физическую силу. Если вы можете отжать, лежа на скамье, массу 300 фунтов (более 136 кг),то ваши мышцы способны произвести силу, достаточную чтобы справиться с грузом такой же массы. Даже без нагрузки (не пытаясь поднять массу) ваши мышцы должны производить силу, достаточную чтобы двигать кости, к которым они прикреплены.

Развитие мышечной силы зависит от
-количества активированных двигательных единиц;
-типа активированных двигательных единиц;
-размера мышцы;
-начальной длины мышцы в момент активации;
-угла сустава;
-скорости действия мышцы.

Рассмотрим перечисленные компоненты.

Двигательные единицы и размер мышцы. Величина производимой силы зависит от количества активированных двигательных единиц. Быстросокращающиеся двигательные единицы производят больше силы, чем медленносокращающиеся, поскольку каждая быстросокращающаяся двигательная единица содержит больше мышечных волокон, чем медленносокращающаяся двигательная единица. Подобно этому, чем больше мышца, тем больше волокон она содержит, и тем больше силы может произвести.

Длина мышцы. Для мышц и их соединительных тканей (фасций и сухожилий) характерна эластичность. При растяжении эластичность проявляется в накоплении энергии. Во время последующей мышечной деятельности эта накопленная энергия освобождается, тем самым увеличивая силу. Длина мышцы ограничена анатомическим расположением и ее прикреплением к кости. Прикрепленная к скелету мышца в покое все же слегка напряжена вследствие небольшого растяжения. Если бы мышца избавилась от прикрепления, она расслабилась бы и ее длина стала бы чуть меньше.

Проводившиеся измерения показывают, что мышца может произвести максимальную силу, если она первоначально была растянута на длину, на 20 % превышающую ее длину в покое. При таком растяжении мышцы сочетание накопленной энергии и силы мышечного сокращения, ведущее к производству максимальной величины
силы, оптимально. Увеличение или уменьшение длины мышцы более или менее 20 % снижает производство силы. Например, если длина растянутой мышцы в два раза превышает ее длину в покое, производимая сила практически будет равна нулю. Ввиду растяжения мышцы энергия в ней по-прежнему накапливается. В действительности чем больше мышца растягивается, тем больше энергии она
накапливает.

Однако необходимо учитывать еще один фактор. Сила, производимая мышечными волокнами во время мышечного сокращения, зависит от количества поперечных мостиков, соприкасающихся с актиновыми филаментами в любое данное время. Чем больше их число, тем сильнее мышечное сокращение. При перерастяжении мышечных волокон расстояние между актиновыми и миозиновыми филаментами еще больше увеличивается. Уменьшение площади перекрывания этих филаментов сокращает количество поперечных мостиков, которые необходимы для образования силы.

Угол сустава. Поскольку мышцы производят силу с помощью скелетных рычагов, чтобы выяснить процесс движения, необходимо понять физическое расположение этих "мышечных блоков" и "рычагов костей". Рассмотрим двуглавую мышцу плеча. Сухожилие этой мышцы составляет всего 1/10 расстояния от локтевой опоры до массы, удерживаемой в руке. Поэтому чтобы удержать в руке объект массой 10 фунтов (4,5 кг), мышца должна приложить в 10 раз большую силу (100 фунтов или 45 кг). Сила, производимая мышцей, сообщается кости через мышечное прикрепление (сухожилие). Максимальное количество сообщаемой кости силы зависит от оптимального угла сустава. Угол сустава, в свою очередь, зависит от относительного положения сухожильного прикрепления к кости, а также от величины перемещаемой массы. В нашем примере лучшим углом для приложения силы в 100 фунтов (45 кг) является угол 100°. Большее или меньшее сгибание локтевого сустава приведет к изменению угла приложения силы, что уменьшит величину силы, сообщаемой кости.
Скорость сокращения. Способность производить силу также зависит от скорости мышечного сокращения. При концентрическом сокращении
производство максимальной силы прогрессивно снижается с увеличением скорости. Например, вы пытаетесь поднять очень тяжелый предмет. Обычно вы делаете это медленно, концентрируя силу, которую можете приложить. Если вы схватите его и попытаетесь быстро поднять, скорей всего вам это не удастся сделать, кроме того, вы можете нанести себе травму. Совсем другое характерно для эксцентрических сокращений. Быстрые эксцентрические сокращения позволяют приложить максимальную силу.

Поскольку единицы выражены в метрах в секунду, чем больше число, тем быстрее мышечное сокращение (движение со скоростью 0,8 м/с осуществляется быстрее, чем сокращение со скоростью 0,2 м за то же самое время).
1. Мышцы, которые участвуют в осуществлении движения, можно разделить на
-агонисты (первичные двигатели);
-антагонисты (оппоненты);
-синергисты (помощники).

2. Существует три основных типа мышечного сокращения:
-концентрическое, при котором мышца сокращается;
-статическое, при котором сокращение мышцы не сопровождается изменением угла сустава;
-эксцентрическое, при котором мышца удлиняется.

3. Увеличение производства силы достигается за счет вовлечения в работу большего числа двигательных единиц.

4. Максимальное производство силы имеет место в том случае, если до начала действия мышца подверглась растяжению на 20 %. При этом оптимально сочетаются количество накопленной энергии и число связанных актиномиозиновых поперечных мостиков.
5. Каждый сустав имеет оптимальный угол, при котором мышцы, обеспечивающие движение сустава, производят максимальную величину силы. Угол зависит от относительного положения мышечных прикреплений к кости и нагрузки на мышцу.
6. На величину производимой силы влияет также скорость сокращения. При концентрическом сокращении максимальная сила развивается на основании более медленных сокращений. По мере приближения к нулевой скорости (статическое
сокращение) увеличивается количество производимой силы. При концентрических сокращениях максимальное развитие силы обеспечивают более быстрые движения.