Любая физическая работа может быть подразделена на динамическую (динамический режим) и статическую (статический режим).
Статический режим наблюдается при сохранении положений звеньев тела. При этом, отсутствуют заметные движения в суставах, нет внешнего механического эффекта.
Все виды статической работы мышц представляют собой один механический процесс – уравновешивание сил рычага или системы рычагов.
С точки зрения биомеханики различают 3 качественных различия статической деятельности мышц .
1. Удерживающая работа мышц совершается против момента силы тяжести, то есть моментами силы тяги мышц уравновешиваются моменты сил тяжести звеньев человеческого тела.
2. Укрепляющая работа мышц совершается против сил тяжести, действующих на разрыв сочленений костей; силы мышечной тяги укрепляют суставы, принимая на себя почти всю нагрузку.
3. Фиксирующая работа мышц совершается против сил тяг мышц - антогонистов и других сил; при этом силы мышечной тяги лишают звено возможности движения. Действуя друг против друга.
Динамический режим мышечной деятельности вызывает движение звена или звеньев тела, при этом расстояние между точками прикрепления мышцы изменяется.
В его основе лежит ауксотоническое сокращение мышц, где укорочение мышцы сочетается с развитием в ней напряжения.
Динамическая работа – работа, при которой мышцы приводят в движение части тела человека, и тело перемещается в отношении опоры, земной или водной поверхности. Эта работа имеет физическое выражение, может быть определен коэффициент полезного действия.
Мышечные усилия (но не сокращения) могут быть подразделены на: 1) поддерживающие, преодолевающие и уступающие, 2) концентрические (укорочение мышц) и эксцентрические (удлинение мышц).
Различают 2 вида динамической работы мышц: преодолевающую и уступающую.
Преодолевающая работа мышц сопровождается ее ускорением: мышца совершает положительную работу, ее тяга направлена на увеличение скорости звена.
В некоторых движениях, преимущественно замедленных, преодолевающая работа мышц сохраняется до конца движения в данном направлении (например, при подтягивании в висе) и это называется непрерывной тягой .
При быстрых движениях (скоростных, скоростно-силовых) преодолевающая работа наблюдается только в начальной точке движения, когда звену сообщается положительное ускорение – совершается разгон звена. В дальнейшем мышцы выключаются из работы, и движение продолжается по инерции. Такая преодолевающая работа называется начальной тягой в движении или боллистической работой мышц.
Уступающая работа мышцы сопровождается ее растяжением, при этом мышцей производится отрицательная работа, так как ее тяга направлена на уменьшение скорости. Это является причиной многочисленных травм у спортсменов (например, разрыва ахиллова сухожилия у спринтеров и прыгунов в длину).
Уступающая работа производится только мышцами – антогонистами, но она иногда может быть вредной, если преждевременно тормозит движение звена и мешает преодолевающей работе других мышц.
Однако, чаще работа мышц-антагонистов почти во всех движениях играет очень важную управляющую роль:
а) мышцы – антагонисты данного движения притормаживают звено, регулируют скорость движения звена;
б) мышцы – антагонисты останавливают звено в заданном положении;
в) направление тяги антагонистических групп мышц регулируют направление движений, то есть управляет движением звена в 2-х и 3-х осных суставах.
Движения человеческого тела осуществ-ляются благодаря работе определенных групп мышц. Мышцы связаны со специальными не-рвными клетками и их волокнами. Каждая из двигательных нервных клеток, то есть каж-дый мотонейрон, посредством своих волокон вступает в связь с десятками и сотнями мы-шечных волокон. При возбуждении мотонейрона из концевой части его волокна выделя-ются химические вещества, которые, дей-ствуя на мышечное волокно, возбуждают его и в результате мышца сокращается, выпол-няя определенную работу.
Различают два вида работы скелетных мышц: статическую и динамическую.
Статическая работа мышц
В ре-зультате статической работы мышц тело человека и его отдельные части удержива-ются в течение определенного времени в необходимом положении. Сюда относятся, например, прямая стойка, положение от-веденных в сторону или вверх рук, предстартовое положение и др. Статическая работа не приводит тело в движение, а только обеспечивает удерживание его в нужном положении в течение оп-ределенного времени (рис. 20).
Динамическая работа мышц
В результате динамической работы мышц тело человека и его отдельные части производят раз-нообразные движения- Например, ходьба, бег, прыжки, произно-шение слов и др. (рис. 21, 22).
При вы-полнении мышцами работы че-рез определенное время наступа-ет их утомление. Причина этого заключается в следующем:
Во-первых, наступает утомление нервных клеток мозга, регу-лирующих работу мышц, в результате длительного их возбуждения, процессы возбуждения в них снижаются, клетки переходят в состо-яние торможения .
Во-вторых, в результате длительного физического труда в мышечных волокнах истощаются запасы питания, поэтому исто-щается и энергия, необходимая для выполнения мышечной работы.
В-третьих, при выполнении работы в течение короткого вре-мени, но с большой скоростью, в организме наступает кислород-ное голодание. Материал с сайта
При наступлении утомления сила сокращения мышечных воло-кон начинает постепенно уменьшаться и мышечные волокна, все больше и больше расслабляясь, перестают сокращаться. В результате этого движение постепенно замедляется и затем прекращается пол-ностью. Утомленные мышечные волокна иногда не могут расслабиться после сокращения, такое состояние называется контрактурой мышц (или судорогами). Иногда при быстром беге она наблюдается в ик-роножных мышцах.
На этой странице материал по темам:
Статическая работа - процесс сокращения мышц, необходимый для поддержания тела или его частей в пространстве. Она характеризуется тем, что напряжение мышц развивается без изменения длины последних и без активного перемещения движущихся звеньев (конечностей) и всего тела. В процессе труда статическая работа связана с фиксацией орудий и предметов труда в неподвижном состоянии, а также с приданием человеку рабочей позы.
При статическом усилии с точки зрения физики внешняя механическая работа отсутствует, однако в физиологическом смысле при статических усилиях работа налицо. Она характеризуется теми активными физиологическими процессами, которые протекают в нервно-мышечном аппарате и ЦНС и обеспечивают поддержание напряженного состояния мышц. При статической работе повышается обмен веществ, увеличивается расход энергии, хотя и в меньшей степени, чем при динамической работе. Статическая работа более утомительна, чем динамическая, поскольку напряжение мышц длится непрерывно без пауз, не допуская их отдыха, Помимо этого, при статической работе кровообращение в работающих мышцах затруднено, происходит уменьшение в них объемного кровотока, уменьшение поступления кислорода и переход на анаэробное энергетическое обеспечение с накоплением большого количества молочной кислоты, пропорционально величине статического напряжения.
Статическая работа в зависимости от характера деятельности мускулатуры может быть разделена на два вида:
1. Статическая работа по удержанию орудий и предметов труда в процессе выполнения человеком производственных операции. Это достигается путем тетанического сокращения мышц, возникающего под влиянием мощных нервных импульсов.
2. Статическая работа, направленная на удержание позы. Эта работа обеспечивается за счет тонических сокращений, она отличается малыми затратами энергии и может продолжаться более длительное время.
Существенной особенностью статической работы, связанной с тетаническим сокращением мышц, является незначительное повышение потребления кислорода во время статического напряжения. Однако сразу же после прекращения статической работы потребление кислорода резко возрастает и усиливается кровоток (феномен Лингарда). В целом ряде случаев и другие физиологические показатели (частота пульса, дыхание и др.) непосредственно после статической работы увеличиваются в значительно большей степени, чем при работе по сравнению с исходным состоянием.
При длительном поддержании статического напряжения утомление мышц, сочетаясь с недостаточным кровоснабжением, может привести к развитию заболеваний мышечной и периферической нервной системы.
Динамическая работа
Динамическая работа - процесс сокращения мышц, приводящий к перемещению груза, а также самого тела человека или его частей в пространстве. При этом энергия организма расходуется как на поддержание определенного напряжения в мышцах, так и на механический эффект работы.
Мощность работы, выполняемой за определенное время, определяется по формуле:
где W - мощность работы, Вт; А - работа, Дж; t - время, за которое совершена данная работа, с.
При простом перемещении груза суммарная работа может быть вычислена с учетом трех основных слагаемых – подьема, опускания груза и перемещения его по горизонтали по формуле:
А = (P*H+P*H 1 /2+P*t/9)*K,
где А - работа, Дж; Н и Н 1 - высота поднятия и опускания груза, м; Р - масса груза, кг*9,8 м/сек (ускорение свободного падения) ; t – путь, м; К - коэффициент, равный 6.
Динамическая работа представляет собой наиболее распространенный вид двигательной активности человека в процессе труда. При этом различные части двигательного аппарата могут принимать весьма различное участие в выполнении работы и сама динамическая работа всегда в какой-то степени сочетается со статической. В связи с этим подсчитать суммарную динамическую работу довольно сложно и по поводу величины знаменателей в указанной выше формуле так же, как и величины коэффициента, единого мнения среди физиологов труда нет.
В последние годы при оценке мышечной работы в труде обращается внимание на подсчет числа шагов, проходимых человеком за смену. При этом учитывается, что затраты энергии на ходьбу зависят от скорости последней и составляют примерно 175, 245 и 315 Вт соответственно скорости 3, 4 и 5 км/час.
Динамическая работа подразделяется на общую, региональную и локальную.
Общая мышечная работа - выполняется более чем двумя третями массы скелетной мускулатуры, в том числе ног и туловища.
Региональная мышечная работа - выполняется преимущественно мускулатурой плечевого пояса и верхних конечностей. В ней участвуют от одной до двух третей массы скелетной мускулатуры.
Локальная мышечная работа - выполняется с участием менее одной трети скелетных мышц.
Общая мышечная работа выполняется при тех видах профессиональной деятельности, где полностью или в значительной степени отсутствует механизация - некоторые виды сельскохозяйственных работ, труд грузчиков и др. Такие виды работ характеризуются высокими энергетическими затратами.
В условиях современного производства наблюдается неравномерное распределение нагрузки на опорно-двигательный аппарат. Исключаются из трудового процесса крупные мышцы, уменьшается объем мышечной деятельности, выполняется преимущественно региональная или локальная мышечная работа, требующая точности, координированности и быстроты движений.
Динамическая работа характеризуется изменением длины мышц при их напряжении и перемещением в пространстве какого-либо звена двигательного аппарата человека. Динамическая работа внешне воспринимается как эффективная; мы наблюдаем перемещение предметов труда, инструмента и т.д. В связи с этим динамическую работу всегда можно измерить в показателях механической работы. Чаще всего единицей измерения динамической работы является килограммометр (кг/м).
Динамическая работа представляет собой наиболее распространенный вид деятельности двигательного аппарата человека в процессе труда. Причем динамическая работы выступает в определенном сочетании со статической. Задача физиологии труда заключается в том, чтобы на основе изучения закономерностей двигательного аппарата человека разработать наиболее рациональные приемы и движения, найти пути наиболее эффективного его использования.
Статическая работа (напряжение, усилие) характеризуется тем, что напряжение мышц при ней развивается без изменения длины и без активного перемещение движущихся звеньев и всего тела. Статическая работы в процессе труда связана с фиксацией орудий и предметов труда в неподвижном состоянии, а также с созданием рабочей позы.
Статическую работы нельзя измерять обычными показателями механической работы. При ней не наблюдаются какие-либо энергичные движения, перемещения предметов. Однако статическая работа сопровождается расходом энергии и быстро вызывает утомление.
Во время статического напряжения потребление кислорода организмом не только не увеличивается, но даже уменьшается. Сразу же после прекращения статической работы резко возрастает потребление кислорода, происходит усиление кровотока.
Сила - мера механического воздействия на мышцу со стороны других тел, которая выражается в ньютонах или кг-силах. При изотоническом сокращении в эксперименте сила определяется массой максимального груза, который мышца может поднять (динамическая сила), при изометрическом - максимальным напряжением, которое она может развить (статическая сила).
Одиночное мышечное волокно развивает напряжение в 100-200 кг-сил во время сокращения.
Степень укорочения мышцы при сокращении зависит от силы раздражителя, морфологических свойств и физиологического состояния. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие.
Незначительное растяжение мышцы, когда напрягаются упругие компоненты, является дополнительным раздражителем, увеличивает сокращение мышцы, а при сильном растяжении сила сокращения мышцы уменьшается.
При изометрическом и изотоническом сокращении мышца совершает работу.
Оценивая деятельность мышц, обычно учитывают только производимую ими внешнюю работу.
Работа мышцы, при которой происходит перемещение груза и костей в суставах называется динамической.
Работа (W) может быть определена как произведение массы груза (Р) на высоту подъема (h)
W= P·h Дж (кг/м, г/см)
Установлено, что величина работы зависит от величины нагрузки. Зависимость работы от величины нагрузки выражается законом средних нагрузок: наибольшая работа производится мышцей при умеренных (средних) нагрузках.
Максимальная работа мышцами выполняется и при среднем ритме сокращения (закон средних скоростей).
Мощность мышцы определяется как величина работы в единицу времени. Она достигает максимума у всех типов мышц так же при средних нагрузках и при среднем ритме сокращения. Наибольшая мощность у быстрых мышц.
Независимо от того, движется ли наше тело, меняя свое положение в пространстве, или же сохраняет статичность, наши мышцы выполняют работу, поддерживая, перемещая и координируя различные части тела. Как известно всем ученикам, посещающим , в человеческом организме существует огромное количество мышц, объединяющихся в различные мышечные группы. В процессе мышечной работы эти группы взаимодействуют между собою, а также подвергаются действию различных механических нагрузок, к примеру, силы тяжести, силы трения и тому подобное.
Если во время мышечной работы происходит движение в суставах, такую работу называют динамической. Если же все мышечные усилия затрачиваются исключительно на сохранение неподвижного положения человеческого тела, то выполняется речь идет о статическом усилии. Основной характеристикой динамической работы является количество энергии, которое затрачивается в процессе выполнения этой работы.
Мышцы могут выполнять статическую или динамическую работу
Динамическая работа
Динамическая работа – общее название работы, выполняемой мышцами, в процессе которой имеет место расслабление и сокращение мышц для перемещения частей тела или всего тела или же выполнения определенных физических действий. Физиологическими реакциями при выполнении динамической работы являются:
- Увеличение частоты сердечных сокращений
- Увеличение давления
- Увеличение минутного и ударного объема крови
- Изменение сосудистого сопротивления и пр.
Вариабельность приведенных выше, а также других физиологических характеристик зависит от:
- Размера работающей мышцы
- Силы мышечного сокращения
- Частоты мышечных сокращений
- Степени тренированности организма
- Исходного положения, которое занимает тело в процессе выполнения работы
- Внешних условий окружающей среды
Выполняемую динамическую работу принято классифицировать в зависимости от количества задействованных мышц. Работу, в выполнении которой принимают участие более двух третей от общего количества скелетных мышц, принято называть региональной. Если же работает менее двух, однако, более одной трети скелетных мышц, работа называется региональной. Наименьшее количество работающих мышц участвует в выполнении локальной работы – менее одной трети.
Двигательная активность
Двигательной активностью принято называть общее количество движений, регулярно совершаемое конкретным человеком. Общая двигательная активность – индивидуальный параметр, так как находится в зависимости от особенностей трудовой и бытовой деятельности человека, предпочитаемого отдыха. Общая двигательная активность конкретного человека может быть оценена по общему количеству затрачиваемой энергии. Другим способом оценки двигательной активности является сумма сердечных сокращений, превышающих чсс покоя за определенное время. Традиционный способ оценки – подсчет определенных преобладающих в ежедневной деятельности мышечных движений, совершенных в течение конкретного периода времени – количество шагов за день, сумма пройденных участков и т.п.
Статическая работа
Статическая работа выполняется непрерывно сокращающимися мышцами. Цель такой работы – удержание положения тела или его частей, выполнение трудовых или бытовых действий. При статической работе вариабельность минутного объема крови, потребления кислорода незначительны, в то время как изменение чсс, давления, сопротивление сосудов могут достигать значительных показателей. Величина изменений зависит от продолжительности сократительного периода для мышц, а также от силы сокращений. Размер мышцы на физиологические характеристики статической работы практически не влияет.
