От чего зависит мышечная сила человека. Сила мышц

Сила – с давних пор характеризуется как способность человека преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему посредством мышечных усилий.

То есть под этим понятием подразумевают любую способность человека напряжением мышц преодолевать механические и биомеханические силы, препятствующие действию, противодействовать им, обеспечивая тем самым эффект действия (вопреки препятствующим силам тяжести, инерции, сопротивления внешней среды и т.п.) (Л. П. Матвеев, 1991).

Сила - одно из важнейших физических качеств в абсолютном большинстве видов спорта. Поэтому ее развитию спортсмены уделяют исключительно много внимания.

В зависимости от условий, характера и величины проявления мышечной силы в спортивной практике принято различать несколько разновидностей силовых качеств.

Чаще всего сила проявляется в движении, т. е. в так называемом динамическом режиме («динамическая сила »). Иногда же усилия спортсмена движением не сопровождаются. В этом случае говорят о статическом (или изометрическом) режиме работы мышц («статическая сила ») (С. М. Вайцеховский, 1971).

Абсолютная и относительная сила

Оценивая величину усилия в том или ином упражнении или простом движении, применяют термины «абсолютная» и «относительная» сила.

Предельное, максимальное усилие, которое спортсмен может развить в динамическом или статическом режиме. Примером проявления абсолютной силы в динамическом режиме является поднимание штанги или приседание со штангой предельного веса. В статическом режиме абсолютная сила может быть проявлена, например, когда максимальное усилие прилагается к неподвижному объекту («выжимание» неподвижно закрепленной штанги).

Относительная сила - величина силы, приходящаяся на 1 кг веса спортсмена. Этот показатель применяется в основном для того, чтобы объективно сравнить силовую подготовленность различных спортсменов.

Факторы, обуславливающие мышечную силу

Мышечная сила зависит от нескольких факторов. Основной из них - физиологический поперечник мышц. Практически это означает, что чем мышца толще, тем большее напряжение она может развить (принцип Вебера). Однако не всегда бывает так, поскольку сила мышцы зависит и от другого фактора - нервной регуляции, осуществляемой соответствующими отделами коры больших полушарий головного мозга.

Нервная регуляция, в свою очередь, определяется тремя различными показателями: количеством «включаемых» в работу мышечных волокон (так называемых двигательных единиц), частотой нервных импульсов, поступающих в мышцу по нервным путям из центральной нервной системы, и степенью синхронизации (совпадения) усилий всех двигательных единиц, принимающих участие в напряжении мышцы.

Под влиянием импульсов, поступающих в мышцу по двигательным (эфферентным) нервным путям, мышца сокращается с определенным заданным усилием и на заданную длину. Правильность выполнения движения контролируется соответствующими нервными клетками (рецепторами) мышцы, информация от которых по чувствительным (афферентным) нервным путям поступает в головной мозг. По таким же нервным путям мышца получает сигнал и к расслаблению. Максимально возможное ее сокращение (укорочение) при прочих равных условиях пропорционально длине мышечных волокон (принцип Бернулли) (А. Н. Воробьев, 1988). Однако даже неработающая мышца всегда сохраняет некоторое напряжение, называемое мышечным тонусом.

В исследованиях (Ю. В. Верхошанский, 1988; В. М. Зациорский, 1970) обнаружено, что различные типы силовых проявлений (например, в статических условиях, в продолжительном беге, в скоростно-силовых упражнениях) в спорте и вообще в двигательной деятельности нередко мало связаны или даже отрицательно коррелируют друг с другом. Это и послужило поводом для дифференциации понятия "сила".

Литература

Вайцеховский С. М. Книга тренера. – М.: Физкультура и спорт, 1971. – 312 с.
Верхошанский Ю. В. Основы специальной физической подготовки спортсменов. – М.: Физкультура и спорт, 1988. – 331 с.
Дворкин Л. С. Силовые единоборства. Атлетизм, культуризм, пауэрлифтинг, гиревой спорт. – М., 2001. – 223 с.
Дворкин Л. С., Хабаров А. А., Евтушенко С. Ф. Методика силовой подготовки школьников 13–15 лет с учетом их соматической зрелости // Теория и практика физической культуры. 1999, № 3, с. 34–35.
Дворкин Л. С., Хабаров А. А., Лысенко В. В. Опыт базовой силовой подготовки школьников 12–14 лет различной силовой специализации // Физкультура и спорт, 2000, № 1, с. 34–38.
Дворкин Л. С. Юный тяжелоатлет. – М.: Физкультура и спорт, 1982. – 160 с.
Зациорскнй В. М. Физические качества спортсмена.– М., Физкультура и спорт, 1970. – 212 с.
Коренберг В. Б. Проблема физических и двигательных качеств // Теория и практика физической культуры, 1996, № 7, с. 2-5.
Коц Я. М. Физиология мышечной деятельности. Учебн. для ин-тов физ. культ. М.,1982. – 415 с.
Марченко В. В., Дворкин Л. С., Рогозян В. Н. Анализ силовой подготовки тяжелоатлета в нескольких макроциклах // Теория и практика физической культуры. 1998, № 8, с. 18–22.
Матвеев Л. П. Основы спортивной тренировки. – М.: Физкультура и спорт, 1977. – 271 с.
Матвеев Л. П. Теория и методика физической культуры. Учебное пособие для ин-тов физ. культуры. –– М.: Физкультура и спорт, 1991. – 543 с.
Озолин Н. Г. Современная система спортивной тренировки. – М., Физкультура и спорт, 1970. – 356 с.
Теория и методика физического воспитания (под общ. ред. Л. П. Матвеева и А. Д. Новикова). М., Физкультура и спорт, 1976. – 423 с.
Филин В. П. Воспитание физических качеств у юных спортсменов. – М.: Физкультура и спорт, 1974. – 232 с.
Хэтфилд Ф. К. Всестороннее руководство по развитию силы. Пер. с англ. – Владивосток: Изд. "Восток", 1996. – 390 с.

Дипломная работа «Методика воспитания силовых способностей юных тяжелоатлетов с использованием тренажеров» (см. в Библиотеке).

Физическая сила человека - это способность двигать груз, преодолевая сопротивление. Грузом может быть чье-то тело, лопата со снегом, гантель с дисками или любые другие предметы. Сопротивлением обычно выступает сила притяжения Земли, которую невозможно отделить от груза, потому что вес груза определяется как количество силы, которое необходимо, чтобы оторвать этот груз от центра Земли. Есть и другие формы сопротивления, не связанные с силой притяжения, такие, как, например, упругое сопротивление, которое можно преодолеть, растягивая пружину, или сопротивление трения, которое преодолевается, когда везешь сани.

Cуществует много форм силы мышц, каждая специфична для какой-то особой функции:

или или скоростная сила (в которой отдельно выделяют )

Многие факторы способствуют мышц человека, и не все они связаны с мускулатурой. К примеру, если у вас короткие конечности (руки и ноги), то это может помочь вам в выполнении определенных силовых задач, потому что таким образом расстояние переноса груза будет меньше. Например, длинные ноги и руки ставят в невыгодное положение, когда выполняется или (но, эти свойства помогают при выполнении становой тяги).

Для повышения силовых показателей активно применяется , и .

Два основных свойства , от которых зависит сила мышц, - это площадь поперечного сечения мускулов и нервно-мышечная эффективность. Площадь поперечного сечения мускулов отвечает за плотность мускулов. Обычно чем плотнее становится мускул, тем он способен проявить больше силы. Отчасти это из-за того, что у более плотных мускулов более плотное мышечное волокно, а в более плотных мышечных волокнах обычно содержится больше сократительного белка, который представляет собой основной механизм сокращения мышц. Увеличивать количество сократительного белка в мышечных волокнах - это все равно что добавлять еще одного человека со своей стороны при перетягивании каната.

Нервно-мышечная эффективность - в широком смысле это понятие приводит нас к пониманию сочетания мыслительных процессов и мышечной силы. Любое сокращение мышц начинается с мозга. Та часть в вашей голове, которая называется «двигательный центр», посылает электрический сигнал по позвоночнику и дальше по двигательным нервам в мышечные волокна, благодаря чему они начинают сокращаться. Спортивные тренировки ведут к таким изменениям в системе, которые дают возможность мускулам сокращаться быстрее, используя больше силы и более эффективно. Если вы представите ваш мозг в роли сержанта-инструктора по строевой подготовке, который отдает приказания взводу мышечных волокон, чтобы они начали сокращаться, то для вас подобный взгляд может оказать влияние, подобное увеличению громкости команд от шепота до крика.

Развитие нервно-мышечной активности происходит независимо от . Вот почему вы никогда не можете сказать наверняка, насколько силен какой-либо человек, руководствуясь размером его мышц. Человек с относительно небольшими мускулами и высоким уровнем нервно-мышечной активности с большей вероятностью сможет победить человека с большими мускулами и низким уровнем нервно-мышечной активности.

В идеале тренировки на увеличение площади поперечного сечения мускулов отличаются от тренировок на повышение нервно-мышечной активности. Если вы новичок, то, скорее всего, вы не заметите этой разницы и любой вид тренировок поможет вам как увеличить размеры мускулов, так и повысить нервно-мышечную активность. Увеличивая количество упражнений или вес штанги, вы продолжите развивать площадь поперечного сечения ваших мускулов, а также повышать нервно-мышечную активность. Хотя, становясь более опытным, вы придете к выводу, что это просто невозможно найти такой вид тренировок, который бы увеличил размеры и силу мускулов одновременно. На самом деле вы не можете увеличить количество упражнений и вес штанги одновременно. Если вы хотите увеличить объем ваших тренировок, вам неминуемо придется ограничить количество веса, который вы поднимаете, таким образом, ваши мускулы не станут изнуренными очень быстро. Но если вы решите увеличить вес, который вы поднимаете, то вам нужно ограничить объем тренировок, потому что поднятие (работа) с очень тяжелым весом утомляет мускулы.

Поднимать очень тяжелые грузы - это наиболее эффективный способ увеличить нервно-мышечную активность. Поэтому если вы предпочтете увеличить количество упражнений вместо весов, с которыми вы их выполняете, вы, вероятнее всего, придете к такому состоянию, когда количество упражнений, которые вы выполняете для того, чтобы увеличить размеры своих мускулов, выполняются за счет вашей нервно-мышечной активности, а сила мышц вообще перестает развиваться. Хотя если вашей целью является повышение максимальной силы мышц настолько, насколько это возможно, то вам нужно тренироваться таким способом, который бы сбалансировал рост мышц и развитие нервно-мышечной активности.

Оценка максимальной, максимальной произвольной, абсолютной и относительной силы мышц

Сила - это способность мышц преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему за счет мышечных усилий. Она проявляется в таких основных формах: максимальная мышечная сила (абсолютная и относительная), скоростная (динамическая), статическая (изометрическая) сила и силовая выносливость (Аганянц, 2001; Остапенко, 2002; Спортивная физиология, 1986).

Под максимальной силой подразумевают наибольшую возможность, которую спортсмен способен проявить при максимальном произвольном мышечном сокращении. Максимальная сила мышцы зависит от количества и толщины ее мышечных волокон. Количество и толщина мышечных волокон определяют толщину мышцы в целом -анатомический поперечник , то есть площадь поперечного сечения .

Отношение значения максимальной силы мышцы к его анатомическому поперечнику называют относительной силой мышцы . Поперечное сечение мышцы, перпендикулярное направлению ее волокон, составляет ее физиологический поперечник . Для мышц с параллельным направлением волокон физиологический поперечник совпадает с анатомическим. Отношение максимальной силы мышцы к ее физиологическому поперечнику называют абсолютной силой мышцы.

Скоростная сила (взрывная) - это способность проявлять самую большую силу в самое короткое время.

Это способность мышцы или мышечной группы противостоять утомлению во время многократных мышечных сокращений.

Для развития силы существуют определенные возрастные периоды, когда благоприятными являются морфологические и функциональные предпосылки: у девочек-9-11 лет, а у мальчиков прослеживаются два периода - 9-12 лет и 14-17 лет (Апанасенко, 1985; Виксне, 1989; Ермолаев, 2001; Фомин, Вавилов, 1991).

Различают максимальную статическую и максимальную динамическую силу. Максимальная статическая сила проявляется во время изометрического сокращения мышц. Условия проявления максимальной статической силы таковы:

активация всех двигательных единиц;

сокращение мышц при условии полного тетануса;

сокращение мышц в состоянии покоя;

мобилизация деятельности симпатической нервной системы и др.

Максимальная динамическая сила - это сила, проявляемая спортсменом во время максимального произвольного сокращения мышц без учета времени и массы собственного тела. обеспечивается в основном:

частотой импульсации в начале сокращения и синхронизацией импульсации различных мотонейронов (внутримышечная координация);

сократительными свойствами мышц (внутримышечная координация);

степенью гипертрофии быстросокращающихся мышечных волокон и др.

Тренировочные занятия силовой направленности стимулируют (увеличение обхвата мышц) саркоплазматическую и миофибриллярную (Спортивная фармакология, 1986; Солодков, Сологуб, 2003). Саркоплазматическая гипертрофия обусловлена увеличением объема саркоплазмы, содержания в ней митохондриальных белков, метаболических резервов, миоглобина, количества капилляров. К таким превращениям наиболее склонны медленные мышечные волокна и быстрые - окисляемые. Такой тип гипертрофии мало влияет на прирост силы, но повышает способность к продолжительной работе (выносливость).

Миофибриллярная гипертрофия обусловлена увеличением объема миофибрил за счет актомиозина.. При этом значительно повышается сила. Большую роль в активизации синтеза белка и нуклеиновых кислот играют и гормоны коры , а также средства с . Во всех случаях развиваются эти два типа гипертрофии с преобладающим развитием одного из них.

Тестирование

Оснащение : кистевой и становой динамометры.

Оценку максимальной мышечной силы проводят при помощи разных динамометров. Кистевой динамометр (динамометр Коллина) используют для измерения силы мышц предплечья и кисти. Становой динамометр используют для регистрации силы мышц-разгибателей туловища.

Все испытуемые проводят измерения силы мышц предплечья и кисти, а также силу мышц-разгибателей туловища по два-три раза и записывают самый лучший результат. Следует помнить, что становая сила не исследуется в случае боли в пояснице, повреждении мышц живота, спины; у женщин - в период менструации и беременности.

В висе поднимание ног вперед (количество раз за 10 с).

Оценку силовой выносливости мышц рук и пояса верхних конечностей испытуемых можно провести во время выполнения или сгибания и разгибания рук в упоре на брусьях. Для мышц живота используют поднимание и опускание туловища из положения лежа на спине, а для мышц ног- приседания.

Полученные данные заносят в таблицу 27, сравнивают и делают выводы о силовых возможностях всех испытуемых.

Таблица 27 - Определение силовых возможностей

Скелетные мышечные волокна подразделяются на быстрые и медленные. Скорость сокращения мышц различна и зависит от их функции. Например, быстро сокращается икроножная мышца, а глазная мышца сокращается еще быстрее.

Рис. Типы мышечных волокон

В быстрых мышечных волокнах более развит саркоплазматический ретикулум, что способствует быстрому выбросу ионов кальция. Их называют белыми мышечными волокнами.

Медленные мышцы построены из более мелких волокон, и их называют красными из-за их красноватой окраски, обусловленной высоким содержанием миоглобина.

Рис. Быстрые и медленные мышечные волокна

Таблица. Характеристика трех типов волокон скелетных мышц

Показатель	Медленные оксидативные волокна	Быстрые оксидативные волокна	Быстрые гликолитические волокна
Главный источник образования АТФ		Окислительное фосфорилирование	Гликолиз
Митохондрии
Капилляры
	Высокое (красные мышцы)	Высокое (красные мышцы)	Низкое (белые мышцы)
Активность ферментов гликолиза		Промежуточная
		Промежуточное
Скорость утомления	Медленная	Промежуточная
Активность АТФазы миозина
Скорость укорочения	Медленная
Диаметр волокна
Размер двигательной единицы
Диаметр двигательного аксона

Сила мышц

Силу мышцы определяют по максимальной величине груза, который она может поднять, либо по максимальной силе (напряжению), которую она может развить в условиях изометрического .

Одиночное мышечное волокно способно развить усилие 100-200 мг. В теле примерно 15-30 млн волокон. Если бы они действовали параллельно в одном направлении и одновременно, то могли бы создать напряжение 20-30 т.

Сила мышц зависит от ряда морфофункциональных, физиологических и физических факторов.

Расчет мышечной силы

Сила мышц возрастает с увеличением площади их геометрического и физиологического поперечного сечения. Физиологическое поперечное сечение мышцы представляет собой сумму поперечных сечений всех волокон мышцы по линии, проведенной перпендикулярно ходу мышечных волокон.

В мышце с параллельным ходом волокон (например, портняжная мышца) площади геометрического и физиологического поперечных сечений равны. В мышцах с косым ходом волокон (межреберные) площадь физиологического сечения больше площади геометрического и это способствует увеличению силы мышц. Еще больше возрастают физиологическое сечение и сила у мышц с перистым расположением мышечных волокон, которое наблюдается в большинстве мышц тела.

Для того чтобы иметь возможность сопоставить силу мышечных волокон в мышцах с различным гистологическим строением, используют понятие абсолютной силы мышцы.

Абсолютная сила мышцы — максимальная сила, развиваемая мышцей, в перерасчете на 1 см 2 физиологического поперечного сечения. Абсолютная сила бицепса составляет 11,9 кг/см 2 , трехглавой мышцы плеча — 16,8, икроножной 5,9, гладких мышц — 1 кг/см 2 .

где А мс — мышечная сила (кг/см 2); Р — максимальный груз, который способна поднять мышца (кг); S — площадь физиологического поперечного сечения мышцы (см 2).

Сила и скорость сокращения , утомляемость мышцы зависят от процентного соотношения различных типов двигательных единиц, входящих в эту мышцу. Соотношение разных типов двигательных единиц в одной и той же мышце у разных людей неодинаково.

Различают следующие типы двигательных единиц:

медленные неутомляемые (имеют красный цвет), они развивают небольшую силу сокращения, но могут длительно находиться в состоянии тонического напряжения без признаков утомления;
быстрые, легко утомляемые (имеют белый цвет), их волокна развивают большую силу сокращения;
быстрые, относительно устойчивые к утомлению, развивающие относительно большую силу сокращения.

У разных людей соотношение числа медленных и быстрых двигательных единиц в одной и той же мышце определено генетически и может значительно различаться. Чем больше в мышцах человека процент медленных волокон, тем более она приспособлена к длительной, но небольшой по мощности работе. Лица с высоким содержанием в мышцах быстрых сильных моторных единиц способны развивать большую силу, но склонны к быстрому утомлению. Однако надо иметь в виду, что утомление зависит и от многих других факторов.

Сила мышцы увеличивается при ее умеренном растяжении. Одним из объяснений этого свойства мышц является то, что при умеренном растяжении саркомера (до 2,2 мкм) увеличивается вероятность образования большего количества связей между актином и миозином.

Рис. Соотношение между силой сокращения и длиной саркомера

Рис. Соотношение между силой мышцы и ее длиной

Сила мышц зависит от частоты нервных импульсов , посылаемых к мышце, синхронизации сокращения большого числа моторных единиц, преимущественного вовлечения в сокращение того или иного типа моторных единиц.

Сила сокращений увеличивается:

при вовлечении в процесс сокращения большего количества моторных единиц;
при синхронизации сокращения моторных единиц;
при вовлечении в процесс сокращения большего количества белых моторных единиц.

При необходимости развить небольшое усилие сначала активируются медленные неутомляемые моторные единицы, затем быстрые, устойчивые к утомлению. Если надо развить силу более 20-25% от максимальной, то в сокращение вовлекаются быстрые, легко утомляемые моторные единицы.

При напряжении до 75% от максимально возможного практически все моторные единицы активированы и дальнейший прирост силы идет за счет увеличения частоты импульсов, посылаемых к мышечным волокнам.

При слабых сокращениях частота посылки нервных импульсов по аксонам мотонейронов составляет 5-10 имп/с, а при большой силе сокращения может доходить до 50 имп/с.

В детском возрасте прирост силы идет главным образом за счет увеличения толщины мышечных волокон, что связано с увеличением в них количества миофибрилл. Прирост числа волокон незначителен.

При тренировке мышц у взрослых нарастание их силы связано с увеличением миофибрилл, а повышение их выносливости обусловлено увеличением числа митохондрий и получением АТФ за счет аэробных процессов.

Имеется взаимосвязь силы и скорости сокращения мышцы. Скорость сокращения мышцы тем больше, чем больше ее длина (за счет суммации сократительных эффектов саркомеров). Она уменьшается при увеличении нагрузки. Тяжелый груз можно поднять только при медленном движении. Максимальная скорость сокращения, достигаемая при сокращении мышц человека, около 8 м/с.

Мощность мышцы равна произведению мышечной силы на скорость укорочения. Максимальная мощность достигается при средней скорости укорочения мышц. Для мышц руки максимальная мощность (200 Вт) достигается при скорости сокращения 2,5 м/с.

Сила сокращения и мощность мышцы снижаются при развитии утомления.

Мы перевели, переработали и отредактировали грандиозную базовую статью Грега Нуколса о том, как взаимосвязан объем и сила мышц. В статье подробно объясняется, к примеру, почему средний пауэрлифтер на 61% сильнее среднего бодибилдера при том же объеме мышц.

Наверняка вам встречалась такая картина в спортзале: огромный мускулистый парень делает приседания с 200-килограммовой штангой, пыхтя и делая небольшое количество повторений. Затем с такой же штангой работает парень с намного менее массивными ногами, но легко делает большее количество повторений.

Аналогичная картина может повторяться и в жиме или становой. Да и из курса школьной биологии нас учили: сила мышцы зависит от площади поперечного сечения (грубо говоря – от толщины), однако наука показывает, что это сильное упрощение и дело обстоит не совсем так.

Площадь поперечного сечения мышцы.

В качестве примера посмотрите, как 85-килограммовый парень жмет от груди 205 кг:

Однако гораздо более массивные ребята не могут приблизиться к таким показателям в жиме.

Или вот 17-летний атлет приседает со штангой 265 кг:

При этом его объемы намного меньше многих атлетов, кому до такого результата далеко.

Ответ прост: на силу влияет много других факторов, кроме объема мышц

Средний мужчина весит около 80 кг. Если человек – не тренированный, то тогда около 40% веса его тела составляют скелетные мышцы или около 32 кг. Несмотря на то, что рост мышечной массы очень сильно зависит от генетики, в среднем мужчина способен за 10 лет тренировок увеличить свою мышечную массу на 50%, то есть добавить к своим 32 кг мышц еще 16.

Скорее всего 7-8 кг мышц из этой прибавки добавится в первый год упорных тренировок, еще 2-3 кг – за следующие пару лет, а остальные 5-6 кг – за 7-8 лет упорных тренировок. Это типичная картина роста мышечной массы. С ростом мышечной массы примерно на 50% сила мышц возрастет в 2-4 раза.

Грубо говоря, если в первый день тренировок человек может поднять на бицепс вес в 10-15 кг, то впоследствии этот результат может вырасти до 20-30 кг.

С приседом: если в первые тренировки вы приседали с 50-килограммовой штангой, этот вес может вырасти до 200 кг. Это не научные данные, просто для примера – как могут расти силовые показатели. При подъеме на бицепс сила может вырасти примерно в 2 раза, а вес в приседаниях – в 4 раза. Но при этом объем мышц вырос только на 50%. То есть получается, что в сравнении с ростом массы, сила растет в 4-8 раз больше.

Безусловно мышечная масса имеет важное значение для силы, но, возможно, не определяющее. Давайте пройдемся по основным факторам, влияющим на силу и массу.

Мышечные волокна

Как показывают исследования: чем больше размер мышечного волокна, тем больше его сила.

На этом графике показана явная зависимость размеров мышечных волокон и их силы:

Как зависит сила (вертикальная шкала) от размера мышечных волокон (горизонтальная шкала). Исследование: From Gilliver, 2009 .

Однако если абсолютная сила стремится к росту при бОльшем объеме мышечных волокон, относительная сила (сила в соотношении с размером) — наоборот — падает .

Давайте разберемся почему так происходит.

Есть показатель для определения силы мышечных волокон относительно их объема — “specific tension” (переведем его как «удельная сила»). Для этого нужно максимальную силу разделить на площадь поперечного сечения:

Мышечные волокна: удельная сила волокон бодибилдеров на 62% ниже лифтеров

Так вот дело в том, что удельная сила очень сильно зависит от типа мышечных волокон .

В этом исследовании ученые выяснили, что удельная сила мышечных волокон профессиональных бодибилдеров на целых 62% ниже, чем у профессиональных лифтеров .

То есть, условно говоря, мышцы среднего пауэрлифтера сильнее на 62% мышц среднего бодибилдера при одинаковом объеме.

Более того, мышечные волокна бодибилдеров также слабее на 41%, чем у нетренированных людей из расчета на их площадь поперечного сечения. То есть из расчета на квадратный сантиметр толщины, мышцы бодибилдеров слабее, чем у тех, кто вообще не тренировался (но в целом, бодибилдеры, конечно, сильнее за счет общего объема мышц).

В этом исследовании сравнили разные мышечные волокна и выяснили, что самые сильные мышечные волокна в 3 раза сильнее самых слабых той же толщины — это очень большая разница.

Мышечные волокна быстрее растут в площади сечения, чем в силе

Так вот оба этих исследования показали, что с увеличением размера мышечных волокон их сила к толщине падает . То есть в размерах они растут больше, чем в силе .

Зависимость такая: при удвоении площади поперечного сечения мышцы ее сила вырастает только на 41%, а не в 2 раза .

В этом плане с силой мышечного волокна лучше коррелирует диаметр волокна, а не площадь сечения (внесите это исправление в школьные учебники по биологии!)

В конечном итоге все показатели ученые свели вот к такому графику:

По горизонтали: увеличение площади поперечного сечения мышцы. Синяя линия — рост диаметра, красная — общий рост силы, желтая — рост удельной силы (на сколько сила увеличивается при увеличении площади поперечного сечения).

Вывод, который можно сделать: с ростом объема мышц растет и сила, однако прирост размера мышцы (т.е. площади поперечного сечения) обгоняет прирост силы . Это усредненные показатели, собранные из целого ряда исследований и в некоторых исследованиях данные разнятся.

К примеру, в этом исследовании за 12 недель тренировок у подопытных площадь сечения мышц выросла в среднем на 30%, но при этом удельная сила не изменилась (то есть, читаем между строк, сила тоже увеличилась примерно на 30%).

Результаты этого исследования схожи: площадь поперечного сечения мышцы увеличилась у участников на 28-45% после 12 недель тренировок, но удельная сила не изменилась.

С другой стороны, эти 2 исследования (раз и два) показали увеличение удельной силы мышц при отсутствии роста самих мышц в объеме. То есть сила выросла, а объем — нет и благодаря этому сочетанию, получается, выросла удельная сила.

Во всех этих 4 исследованиях сила росла в сравнении с диаметром мышцы, но в сравнении с площадью поперечного сечения сила росла только в том случае, если мышечные волокна не росли.

Итак, давайте подытожим важную тему с мышечными волокнами:

Люди сильно отличаются по количеству мышечных волокон того или другого типа . Помните: удельная сила мышечных волокон у лифтеров (тренирующих силу) в среднем на 61% больше, чем у бодибилдеров (тренирующих объем). Грубо говоря, при одинаковых по объему мышцах лифтерские сильнее в среднем на 61%.
Самые слабые мышечные волокна в 3 раза слабее самых сильных . Их количество у каждого человека определяется генетически. Это означает, что гипотетически максимально возможная разница в силе мышц одного и того же объема — различается до 3 раз.
Удельная сила (сила на квадратный сантиметр поперечного сечения) не всегда растет с тренировками . Дело в том, что площадь поперечного сечения мышц растет в среднем быстрее, чем сила.

Место прикрепления мышц

Важный фактор силы — это то, как крепятся мышцы к костям и длина конечностей. Как вы помните из школьного курса физики — чем больше рычаг, тем легче поднимать вес.

Если прилагать усилие в точке А, то потребуется намного больше силы для подъема того же веса по сравнению с точкой B.

Соответственно, чем дальше мышца прикреплена (и чем короче конечность) — тем больше рычаг и тем бОльший вес можно поднять. Этим отчасти объясняется, почему некоторые довольно худые ребята способны поднимать намного больше некоторых особо объемных.

К примеру, в этом исследовании говорится, что разница в силе в зависимости от места прикрепления мышц в коленном суставе у разных людей составляет 16-25%. Тут уж как повезло с генетикой.

Причем, с ростом мышц в объеме момент силы увеличивается: это происходит потому, что с ростом мышцы в объеме «угол атаки» немного меняется и этим отчасти объясняется то, что сила растет быстрее объема.

В исследовании Andrew Vigotsky есть отличные картинки, наглядно демонстрирующие, как это происходит:

Самое главное — это заключение: последняя картинка, демонстрирующая, как с ростом толщины мышцы (площади поперечного сечения) — меняется угол приложения усилий, а значит и двигать рычаг более объемным мышцам становится легче.

Способность нервной системы активировать больше волокон

Еще один фактор силы мышц вне зависимости от объема — способность ЦНС (центральной нервной системы) активировать как можно большее количество мышечных волокон для сокращения (и расслаблять волокна — антагонисты).

Грубо говоря, способность максимально эффективно передавать мышечным волокнам правильный сигнал — на напряжение одних и расслабление других волокон. Вы наверняка слышали, что в обычной жизни мы способны передавать мышцам лишь определенное нормальное усилие, но в критический момент сила может вырастать многократно. В этом месте обычно приводятся примеры, как человек поднимает автомобиль, чтобы спасти жизнь близкого (и таких примеров действительно довольно много).

Впрочем, научные исследования пока не смогли доказать это в полной мере.

Ученые сравнивали силу «добровольного» сокращения мышц, а затем с помощью электростимуляции добивались еще большего — 100% напряжения всех мышечных волокон.

В результате оказалось, что «добровольные» сокращения составляют около 90-95% от максимально возможной сократительной силы , которой добивались с помощью электростимуляции (непонятно только какую погрешность и влияние такие «стимулирующие» условия оказали на мышцы-антагонисты, которые нужно расслаблять для получения большей силы — прим. Зожника ).

Ученые и автор текста делают выводы: вполне возможно, что некоторые люди смогут значительно увеличить силу, натренировав передачу сигналов мозга к мышцам, но большинство людей не способны значительно увеличить силу только за счет улучшения способности активировать больше волокон.

Нормализованная сила мышцы (НСМ)

Максимальная сократительная сила мышцы зависит от объемов мышцы, силы мышечных волокон, из которых она состоит, от «архитектуры» мышцы, грубо говоря, от всех факторов, что мы указали выше.

Объем мышцы согласно исследованиям отвечает примерно за 50% разницы в силовых показателях у разных людей.

Еще 10-20% разницы в силе объясняют «архитектурные» факторы, такие как место прикрепления, длина фасций.

Остальные факторы, отвечающие за оставшиеся 30-40% разницы в силе, вообще не зависят от размеров мышц .

Для того, чтобы рассмотреть эти факторы важно ввести понятие — нормализованная сила мышцы (НСМ) — это сила мышцы в сравнении с площадью ее сечения. Грубо говоря, насколько сильна мышца по сравнению со своим размером .

Большинство исследований (но не все) показывают, что НСМ растет по мере тренировок. Но при этом, как мы рассмотрели выше (в разделе про удельную силу), сам по себе рост объема не дает такой возможности, это значит, что рост силы обеспечивается не только ростом объема, улучшением прохождения мышечных сигналов, а другими факторами (теми самыми, что отвечают за те оставшиеся 30-40% разницы в силе).

Что это за факторы?

Улучшение качества соединительных тканей

Один из этих факторов — с ростом тренированности улучшается качество соединительной ткани, передающей усилия от мышц к костям . С ростом качества соединительной ткани скелету передается бОльшая часть усилий, а значит растет сила при том же объеме (то есть растет нормализованная сила).

Согласно исследованию до 80% силы мышечного волокна передается окружающим тканям, которые прикрепляют мышечные волокна к фасциям с помощью ряда важных белков (endomysium, perimysium, epimysium и другие). Эта сила передается сухожилиям, увеличивая общую передаваемую силу от мышц к скелету.

В этом исследовании , к примеру, показано, что ДО тренировок НСМ (сила всей мышцы на площадь поперечного сечения) была на 23% выше, чем удельная сила мышечных волокон (сила мышечных волокон на площадь поперечного сечения этих волокон).

А ПОСЛЕ тренировок НСМ (удельная сила всей мышцы) была на 36% выше (удельной силы мышечных волокон). Это означает, что сила всей мышцы при тренировках растет лучше, чем сила суммы всех мышечных волокон .

Ученые связывают это с ростом соединительных тканей, позволяющих эффективнее передавать силу от волокон к костям.

Сверху и снизу схематично показаны сухожилия — между ними — мышечное волокно. С ростом тренированности (правый рисунок) растет и соединительная ткань вокруг мышечных волокон, количество и качество соединений, позволяя эффективнее передавать усилие мышечного волокна к сухожилиям.

Идея о том, что с ростом тренированности улучшается качество волокон передающих усилие (и рисунок выше) взяты из исследования 1989 года и пока это по большей части теория.

Впрочем, есть исследование 2010 года , поддерживающее эту позицию. В ходе этого исследования при не изменившихся показателях мышечных волокон (удельная сила, пиковая сила) общая сила всей мышцы в среднем выросла на 17% (но с большим разбросом у разных людей: от 6% до 28%).

Антропометрия как фактор силы

В дополнение ко всем перечисленным факторам силы мышц, общая антропометрия тела также влияет на количество выдаваемой силы и насколько эффективно эта сила может передаваться при сгибании суставов (причем, независимо от момента силы отдельных суставов).

Возьмем для примера приседание со штангой. Гипотетическая ситуация: 2 одинаково тренированных человека с мышцами одинакового размера и состава волокон, идентично прикрепленные к костям. Если при этом у человека А бедро длиннее на 20%, чем у человека B, то человек B должен гипотетически приседать с весом на 20% больше .

Однако в реальности все происходит не совсем так, в связи с тем, что при изменении длины костей пропорционально меняется и место прикрепления мышц.

Таким образом, если у человека А бедро длиннее на 20%, то и место прикрепления мышц к кости бедра (величина рычага) также пропорционально — на 20% дальше — а значит, длина бедра нивелируется выигрышем в прикреплении мышцы дальше от сустава. Но это в среднем . В реальности антропометрические данные, конечно, разнятся от человека к человеку.

Например, есть наблюдение , что пауэлифтеры с более длинной голенью и коротким бедром склонны приседать с бОльшим весом, чем те, у кого бедро длиннее относительно голени . Аналогичное наблюдение и по поводу длины плеча и жима штанги от груди.

Независимо от всех остальных факторов антропометрия тела вносит коррективу в силу, однако измерение этого фактора представляет сложность, так как сложно отделить его от других.

Специфичность тренировок

Вы прекрасно знаете о специфичности тренировок: что тренируешь — то и улучшается. Наука говорит, что специфичность работает в отношении самых разных аспектов тренировок. Значительная часть этого эффекта работает благодаря тому, что нервная система учится эффективнее совершать определенные движения.

Вот простой пример. Это исследование часто используют в качестве примера, иллюстрирующего принцип специфичности:

1 группа тренировалась с весом 30% от — по 3 повторения до мышечного отказа.
2 группа тренировалась с весом 80% от 1ПМ — и делала только 1 повторение до мышечного отказа.
3 группа тренировалась с весом 80% от 1ПМ — по 3 повторения до мышечного отказа.

Наибольшего улучшения в силе ожидаемо добилась группа 3 — тренировки с тяжелым весом и 3 подхода в упражнении.

Однако когда в конце исследований среди всех групп проверяли максимальное количество повторений с весом 30% от 1ПМ, то наилучший результат показала группа, которая и тренировалась с 30% от 1ПМ. Соответственно, при проверке максимального веса на 1ПМ результаты лучше выросли у тех, кто тренировался с 80% от 1ПМ.

Еще одна любопытная деталь в этом исследовании: когда стали проверять как изменились результаты в статической силе (ее не тренировали ни в одной из 3 групп) — то результаты в росте этого показателя были одинаковы, так как все 3 группы не тренировали специфично этот силовой показатель.

С ростом опыта и оттачиванием техники связан рост силы. Причем, в комплексных многосуставных упражнениях, где задействованы крупные мышечные группы эффект от тренировок больше, чем в небольших мышцах.

На этом графике видно как с ростом количества повторений (горизонтальная шкала) уменьшается доля ошибок в упражнении.

Мышечная сила человека- это способность преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему посредством мышечных усилий.

В теле человека насчитывается около 600 мышц. Мышцы составляют у мужчин - 42% веса тела; у женщин - 35%; в пожилом возрасте - 30%; у спортсменов - 45-52%. Более 50% веса всех мышц располагается на нижних конечностях, 25-30% - на верхних конечностях; 20-25% - в области туловища и головы.

Силу мышц определяют с помощью динамометров и по максимальному весу поднимаемой штанги (тяжести). Например, средний показатель силы мышц кисти, измеренный с помощью динамометра, у женщин равен 30-35 кг, у мужчин - 40-45 кг. У спортсменов этот показатель в 1,5-2,0 раза больше .

В основном выделяют 2 вида силы мышц человека:

· абсолютную
· относительную

Для мышц человека характерно 2 режима работы:

· динамический
· статический

В динамическом, в свою очередь, выделяют уступающий режим, когда при мышечном напряжении длина мышцы увеличивается, и преодолевающий,когда при работе мышца укорачивается.

Развитие мышечной силы человека

Сила как физическое качество человека

Физическое качество человека «сила» можно определить, как его способность преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему за счет мышечных усилий . Одним из наиболее существенных моментов определяющих мышечную силу - это режим работы мышц. В физиологии человека выделяют две формы мышечного сокращения - динамическую и статическую.

Динамическая форма проявляется в двух видах работы: 1) если внешняя нагрузка меньше развиваемого мышцей напряжения, то она укорачивается, выполняя преодолевающую работу; 2) если же внешняя нагрузка больше, чем напряжение мышцы, то мышца под ее действием растягивается, удлиняется и таким образом производит уступающую работу.

Если внешняя нагрузка равна напряжению, развиваемому мышцей, а ее длина не изменяется, то такую работу мышц называют изометрической. Это статическая форма сокращения. Для измерения силы мышц введено два понятия: абсолютная сила и относительная сила. Абсолютная сила - вся сила, проявляемая человеком в каком либо упражнении без учета веса мышц или всего тела. Например: наибольший вес штанги, с которым удалось встать атлету из приседа, служит показателем абсолютной силы мышц ног. Можно измерить силу мышц - сгибателей или разгибателей локтевого, коленного суставов, силу мышц разгибателей туловища. Относительная сила - сила человека проявляемая в каком либо упражнении приходящаяся на 1 кг веса тела. Относительная сила увеличивается, если абсолютная растет без заметного увеличения веса тела занимающегося.

Величина внешнего сопротивления или нагрузка определяет быстроту сокращения мышцы. При очень малых нагрузках мышца сокращается быстро, а при очень больших медленно. Установлено, что способности к проявлению силы в движениях разной быстроты и продолжительности мало взаимосвязаны. Можно выделить четыре типа спортивных движений, в которых проявляются силовые качества спортсмена:

а) движения, где требуются максимальные, либо близкие к ним усилия, называют собственно силовыми;
б) движение, где требуется проявлять значительную силу за короткий промежуток времени, называют скоростно-силовыми;
в) движения, которые выполняются с предельной быстротой при очень незначительном внешнем сопротивлении, называют скоростными;
г) статические и циклические упражнения силового и скоростно-силового характера, выполняемые длительно, требуют проявления силовой выносливости;

Морфологической основой мышечной силы является содержание сократительных белков в мышечном волокне, толщина мышечных волокон. Проявление мышечной силы зависит также от типа мышечных волокон - быстрых и медленных. Если в мышцах больше быстрых волокон, человек способен развивать максимальную мощность в быстрых скоростно-силовых движениях, выполнять работу взрывного характера. Преобладание медленных моторных единиц дает возможность длительно поддерживать мышечное напряжение. Силовая выносливость у таких людей выше, чем у людей взрывного типа.

Биохимической основой мышечной силы является эффективность энергетического обмена и пластической функции белка, совершенствование сократительного актомиозинового комплекса, активность ферментов, ускоряющих ресинтез АТФ, гормональная регуляция. Максимальная мышечная сила при систематических занятиях растет за счет увеличения абсолютного (анатомического) поперечника мышц, а также за счет физиологических резервов мобилизации нервно-мышечных (моторных) единиц, вовлекаемых в работу.

Сила мышцы зависит от многих факторов. При прочих равных условиях она пропорциональна поперечному сечению мышц (принцип Вебера). Максимально возможное ее сокращение, укорочение при прочих равных условиях пропорционально длине мышечных волокон (принцип Бернулли).

Структура силовых способностей человека

При педагогической характеристике силовых способностей человека выделяют следующие их разновидности.

1. Максимальная изометрическая (статическая) сила - показатель силы, проявляемой при удержании в течение определенного времени предельных отягощений или сопротивлений с максимальным напряжением мышц.
2. Медленная динамическая (жимовая) сила , проявляемая, например, во время перемещения предметов большой массы, когда скорость практически не имеет значения, а прилагаемые усилия достигают максимальных значений.
3. Скоростная динамическая сила характеризуется способностью человека к перемещению в ограниченное время больших (субмаксимальных) отягощений с ускорением ниже максимального.
4. «Взрывная» сила - способность преодолевать сопротивление с максимальным мышечным напряжением в кратчайшее время.
5. Амортизационная сила характеризуется развитием усилия в короткое время в уступающем режиме работы мышц, например при приземлении на опору в различного вида прыжках, или при преодолении препятствий в рукопашном бою и т. д.
6. Силовая выносливость определяется способностью длительное время поддерживать необходимые силовые характеристики движений. Среди разновидностей выносливости к силовой работе выделяют выносливость к динамической работе и статическую выносливость. Выносливость к динамической работе определяется способностью поддерживания работоспособности при выполнении профессиональной деятельности, связанной с подъемом и перемещением тяжестей, с длительным преодолением внешнего сопротивления. Статическая выносливость - это способность поддерживать статические усилия и сохранять малоподвижное положение тела или длительное время находится в помещении с ограниченным пространством.
7. Силовая ловкость - способность к переключению с одного режима мышечной работы на другой при необходимости максимального или субмаксимального уровня проявления каждого силового качества. Она проявляется там, где есть сменный режим работы мышц и непредвиденные ситуации деятельности (борьба, регби и др.) Для развития этой способности, зависящей от координационных способностей, нужна специальная направленность тренировки.

Направленность упражнения на ту или иную силовую способность определяется компонентами нагрузки и зависит от: 1) вида и характера упражнения; 2) величины отягощения или сопротивления; 3) количества повторений упражнения или времени изометрического напряжения мышц; 4) скорости движений; 5) темпа выполнения упражнения.

Режимы работы мышц

Учитывать отмеченные режимы работы мышц важно, т.к. они имеют разную эффективность в тренировке. В специальных исследованиях делались попытки определить эффективность уступающего, преодолевающего, статистического и комбинированного режимов работы мышц в силовой подготовке. Было установлено, что преодолевающий режим эффективнее уступающего и статического,но наиболее эффективный - комбинированный .

Известно также, что предшествующее статическое напряжение мышц положительно сказывается на последующей динамической работе, повышая её эффективность иногда на 20%. Поэтому статические силовые элементы следует планировать перед динамическими .

Методы и средства развития силы

На практике распространены следующие методы силовой подготовки:

· метод максимальных усилий
· метод повторных усилий
· метод динамических усилий
· метод статических усилий
· метод электрической стимуляции
· метод биомеханической стимуляции

Сравнивая динамический и статистический методы развития силы, необходимо отметить следующее

При динамическом режиме работы мышц происходит достаточное кровоснабжение. Мышца функционирует как насос - при расслаблении наполняется кровью и получает кислород и питательные вещества.

Во время статического усилия мышца постоянно напряжена и непрерывно давит на кровеносные сосуды. В результате она не получает кислород и питательные вещества. Это ограничивает продолжительность работы мышц .

Поэтому проблема физического и функционального развития мышц рук является актуальной.

Определение мышечной силы спомощью динамометрии

Одним из показателей физического развития организма является сила мышц.

Оценку силовых качеств человека определяют методом кистевой динамометрии, позволяющей определить максимальную мышечную силу, показатель силы, уровень работоспособности мышц и показатель ее снижения.

При измерении положения суставов, кроме того меняются параметры костных рычагов, передающих мышечную силу. Наконец, после изменения взаимного расположения частей тела, в акт сокращения дополнительно включаются волокна других мышц.

Силой мышц обозначают максимальное проявление произвольного усилия, которое может развивать группа мышц в определенных условиях. Эти условия в большой степени определяются заинтересованностью обследуемого лица или возможностью выполнить максимальное усилие. Обычно одновременно сокращается определенная группа мышц, поэтому трудно точно определить работу каждой мышцы в суммарном проявлении силы. Кроме того, в действии мышц участвуют костные рычаги.

Измерение изометрической силы не требует много времени и не утомляет обследуемого. Здесь сила проявляется в одном циклическом максимальном сокращении. Однако на результат измерения могут повлиять несколько факторов. Так, изометрическое напряжение, развиваемое каждым мышечным волокном, зависит от его относительной длины и продолжительности стимуляции. При измерении положения суставов, кроме того меняются параметры костных рычагов, передающих мышечную силу. Наконец, после изменения взаимного расположения частей тела, в акт сокращения дополнительно включаются волокна других мышц.

Учитывая эти обстоятельства, при измерении изометрической силы необходимо строго соблюдать определенные позиции тела и угол соответствующих суставов. Несоблюдение этого правила может привести к значительным ошибкам. Сила идентичных групп мышц у разных людей неодинакова.

Во-первых, изометрическая сила пропорциональна площади поперечного сечения мышцы. Если исходить из того, что геометрическая форма мышц у людей разного роста одинакова, то сила измеряется пропорционально квадрату линейной деменции (роста). Следовательно, увеличение роста на 20% дает увеличение силы на 44 %. Это дает определенные преимущества высокорослым людям при перемещении тяжестей руками, метании спортивных снарядов и т.п. Однако при преодолении веса собственного тела (например, при подтягивании на перекладине и т.п.) у них преимущества нет, так как масса тела увеличивается пропорционально кубу роста.

Во-вторых, изометрическая сила зависит от пола и возраста. Половые различия мало выражены до полового созревания. Однако показатели силы у взрослых женщин ниже на 30- 35 % по сравнению с мужчинами. Частично это объясняется различием роста. Но после соответствующей коррекции силовые показатели у женщин в среднем составляют только 80 % от показателей мышечной силы у мужчин. Взрослые мужчины достигают максимума изометрической силы в возрасте около 30 лет, потом сила уменьшается.

Возможно, будет полезно почитать:

От чего зависит мышечная сила человека. ﻿ Сила мышц