Методы тестирования физической работоспособности

Определение уровня физической работоспособности у человека осуществляется путем применения тестов с максимальными и субмаксимальными мощностями физических нагрузок.

В тестах с максимальными мощностями физических нагрузокиспытуемый выполняет работу с прогрессивным увеличением ее мощности до истощения (до отказа). К числу таких проб относят тест Новакки и др.

Тесты с субмаксимальной мощностью нагрузок осуществляются срегистрацией физиологических показателей во время работы или после ее окончания. К их числу относятся хорошо известные пробы С. П. Летунова, Гарвардский степ-тест, тест Мастера и др. Принципиальная особенность этих проб заключается в том, что между мощностью мышечной работы и длительностью ее выполнения имеется обратно пропорциональная зависимость, и с целью определения физической работоспособности для таких случаев построены специальные номограммы.

Широкое распространение получило тестирование физической работоспособности по ЧСС. Это объясняется тем, что ЧСС является легко регистрируемым физиологическим параметром. Важно и то, что ЧСС линейно связанная с мощностью внешней механической работы и количеством потребляемого при нагрузке кислорода.

В спорте используется тест РWС₁₇₀ (PWC — это первые буквы английского термина «физическая работоспособность» — Physical Working Capacity), который ориентирован на достижение определенной ЧСС (170 сердечных сокращений в 1 минуту). Испытуемому предлагается выполнение на велоэргометре или на степ-тесте двух пятиминутных нагрузок умеренной мощности с интервалом 3 мин, после которых измеряют ЧСС. Расчет показателя РWС₁₇₀ производится по следующей формуле:

PWC₁₇₀ = W₁+(W₂ -W₁)∙ 170-f

f₂-f₁

где: W₁ и W₂ — мощность первой и второй нагрузки;

f ₁ и f ₂ — ЧСС в конце первой и второй нагрузки.

В настоящее время считается общепринятым, что частота сердечных сокращений, соответствующая 170 уд/мин, с физиологической точки зрения характеризует собой начало оптимальной рабочей зоны функционирования кардиореспираторной системы. С методической точки это начало выраженной нелинейности на кривой зависимости ЧСС от мощности физической работы. Существенным физиологическим доводом в пользу выбора уровня ЧСС в данной пробе служит и тот факт, что при частоте пульса больше 170 уд/мин рост минутного объема крови если и происходит, то уже сопровождается относительным снижением систолического объема крови.

Перспективы использования этой пробы в спорте очень широки, так как принцип ее пригоден для определения как общей, так и специальной работоспособности спортсменов.

Другой распространенной пробой является Гарвардский степ-тест. Этот тест заключается в подъемах на ступеньку высотой 50 см для мужчин и 41 см для женщин в течение 5 минут в темпе 30 подъемов в 1 мин (2 шага в 1 с). После окончания работы в течение 30 с второй минуты восстановления подсчитывают количество ударов пульса и вычисляют индекс Гарвардского степ-теста (ИГСТ) по формуле:

ИГСТ = Продолжительность работы (с) 100

Число ударов пульса (с)

Более точно можно рассчитать ИГСТ, если пульс считать 3 раза за первые 30 секунд 2-й, 3-й и 4-й минут восстановления. В этом случае ИГСТ вычисляют по формуле: ИГСТ = t ∙ 100

[(f₁ + f₂ + f₃) ∙ 2],

где t — время восхождения на ступеньку (с);

f₁, f₂, f₃— число пульсовых ударов за 30 с 2-й, 3-й и 4-й мин восстановления.

Одним из распространенных и точных методов является определение физической работоспособности по величине максимального потребления кислорода (МПК). Этот метод высоко оценивает Международная биологическая программа, которая рекомендует для оценки физической работоспособности использовать информацию о величине аэробной производительности.

Как известно, величина потребляемого мышцами кислорода эквивалентна производимой ими работе. Следовательно, потребление организмом кислорода возрастает пропорционально мощности выполняемой работы. МПК характеризует собой то предельное количество кислорода, которое может быть использовано организмом в единицу времени.

МПК можно определить с помощью максимальных проб (прямой метод) и субмаксимальных проб (непрямой метод). Для определения МПК прямым методомиспользуют велоэргометр или тредбан и газоанализаторы. При применении прямого метода от испытуемого требуется желание выполнить работу до отказа, что не всегда достижимо. Было разработано несколько методов непрямого определения МПК,основанных на линейной зависимости МПК и ЧСС при работе определенной мощности. Эта зависимость выражается графически на соответствующих номограммах и, была описана простым линейным уравнением, используемым с научно-прикладными целями для нетренированных лиц и спортсменов скоростно-силовых видов спорта: МПК = 1,7 РWС₁₇₀ + 1240.

Для определения МПК у высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта В.Л. Карпман (1987) предлагает следующую формулу: МПК = 2,2 РWС₁₇₀ + 1070.

По мнению автора, и РWС₁₇₀ и МПК примерно в равной степени характеризуют физическую работоспособность человека: коэффициент корреляции между ними очень высок (0,7-0,9 по данным разных авторов), хотя взаимосвязь этих показателей и не носит строго линейного характера.

Для борцов и боксеров В.Л. Карпман с соавторами (1988) предложил следующие формулы:

РWС₁₇₀ (для боксеров) = 15.0 P + 300,

РWС₁₇₀ (для борцов) = 19.0 Р + 50, где

Р - масса тела.

Выяснено, что спортсмены скоростно-силовой группы (борцы, боксеры, гимнасты) отстают по показателям РWС₁₇₀ и МПК даже от менее квалифицированных лыжников, гребцов, футболистов.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое физическая работоспособность человека?

2. Назовите прямые и косвенные показатели физической работоспособности в спорте.

3. Расскажите о тестировании (работа с максимальной и субмаксимальной мощностью) в спорте.

4. Охарактеризуйте методы определения физической работоспособности в спорте (PWC₁₇₀, степ-тест, МПК).

5. Перечислите возможные резервы повышения физической работоспособности в спорте.

6. С какой целью проводятся тестирования на занятиях физической культурой и спортом?

7. Что следует понимать под тестированием?

8. Какие нагрузки используются для тестирования, и какие условия при выполнении их необходимы?

9. Имеются ли различия в функциональных показателях у нетренированных и тренированных лиц при стандартных и предельных нагрузках?

10. Перечислите стандартные тесты, которые используются для определения физической работоспособности.

11. Приведите пример специализированного тестирования в избранном виде спорта.

12. Назовите отличия нетренированного и тренированного организма при стандартной работе.

13. По каким показателям оценивается физическая работоспособность спортсменов при выполнении предельных нагрузок?

14. Что понимают под МПК и что оно характеризует?

15. От каких функциональных систем зависит МПК?

16. В каких тестах достигается МПК?

17. Расскажите о прямом методе определения МПК.

18. Расскажите о косвенном методе определения МПК.

19. Назовите оптимальное значение абсолютного и относительного МПК, которое достигается у лыжников, пловцов и гребцов.

20. Имеется ли взаимосвязь между ЧСС, мощностью работы и МПК?

Лабораторная работа № 6

Тема. Определение физической работоспособности при помощи теста PWC_170.

Цель: овладеть методикой проведения теста PWC_170.

Объект исследования:человек.

Оборудование:секундомер, велоэргометр.

Велоэргометр (греч. ergon – работа, metreo – меряю) – аппарат, который служит для определения физической работоспособности и переносимости физических нагрузок, а так же для тренировок спортсменов, нетренированных, здоровых и больных людей.

Работа на велоэргометре аналогична езде на велосипеде. Испытуемый вращает ногами педали обычно со скоростью 50-60 оборотов в минуту. Изменение скорости вращения педалей или силы торможения диска позволяют точно дозировать усилия, затрачиваемые на выполнение работы. Мощность работы выражается в ваттах. Один ватт равен 6 кг/м∙мин.

Ход работы

1) определить ЧСС у испытуемых в покое;

2) рассчитать мощность первой нагрузки (по полу, весу тела и виду спорта в таблице);

3) выполнить работу с первой мощностью нагрузки в течение 5 минут;

4) подсчитать ЧСС на последней минуте выполнения 1-й нагрузки;

5) сделать трех минутный отдых между нагрузками;

6) рассчитать мощность второй нагрузки согласно значениям ЧСС после первой выполненной нагрузки (по таблице);

7) посчитать ЧСС на последней минуте выполнения второй нагрузки;

8) заполнить таблицу, отражающую полученные результаты исследований;

9) построить график зависимости ЧСС от мощности выполненной нагрузи;

10) оценить физическую работоспособность испытуемого (по таблице);

11) рассчитать физическую работоспособность (мощность работы) по формуле: PWC₁₇₀ = W₁+(W₂ -W₁)∙ 170-f

f₂-f₁

12) вычислить относительные показатели физической работоспособности у испытуемых;

13) сделать анализ полученных результатов и выводы.

Методика проведения теста

Испытуемый на велоэргометре выполняет две нагрузки разной мощности (W₁ и W₂) продолжительностью 5 минут каждая, с 3-х минутным отдыхом между ними. Частотой вращения педалей - 60 об/мин. Нагрузка подбирается с таким расчетом, чтобы получить несколько значений показателей пульса в диапазоне от 120 до 170 уд/мин. В конце каждой нагрузки (на последней минуте) измеряется ЧСС (соответственно f₁ и f₂).

На основании полученных данных строят графики. На оси абсцисс наносят показатели мощности нагрузки (W₁ и W₂), на оси ординат – соответствующие показатели ЧСС. На пересечении перпендикуляров, опущенные в соответствующие точки осей графика, находят координаты 1 и 2, через них проводят прямую линию до пересечения с перпендикуляром, восстановленным из точки ЧСС, соответствующей 170 уд/мин (координата 3). Из нее опускают перпендикуляр на ось абсцисс и получают значение мощности нагрузки при ЧСС, равной 170 уд/мин.

Рис. 1. Графический способ определения PWC₁₇₀:

f₁ и f₂ – ЧСС при первой и второй нагрузках;

W₁ и W₂ – мощность первой и второй нагрузок.

Для упрощения расчета мощности работы при двухступенчатом тестеPWC₁₇₀ можно определить ее по формуле: PWC₁₇₀ = W₁+(W₂ -W₁)∙ 170-f ,

f₂-f₁

где PWC₁₇₀ – мощность физической нагрузки при ЧСС 170 уд/мин, W₁ и W₂ – мощность первой и второй нагрузок (кгм/мин или Вт); f₁ и f₂ – ЧСС на последней минуте первой и второй нагрузок (в 1 мин).

Определение физической работоспособности при помощи теста PWC₁₇₀ дает надежные результаты в случае соблюдения определенных условий:

1) нагрузки должны выполняться без предварительной разминки, иначе тесты результата будут занижены;

2) правильный выбор мощностей нагрузок. Мощность второй нагрузки должна существенно отличаться от первой. Мощность второй нагрузки следует определять в зависимости от вида спорта и массы тела, а мощность второй – в зависимости от мощности первой и ЧСС после первой нагрузки.

Величины нагрузок (мощности) можно выбрать по таблицам (табл.14 и табл. 15) и оценить физическую работоспособность (табл. 16). Показателем того, что мощность нагрузки выбрана правильно, может служить ЧСС после их выполнения. После первой нагрузки ЧСС должна находиться в диапазоне 100-120 уд/мин, а после второй – как можно ближе к 170 уд/мин. Разница между ЧСС 1-й и 2-й нагрузок должна составлять не менее 40 уд/мин.

При соблюдении условий погрешность в определении PWC₁₇₀ будет минимальна.

Таблица 14

Мощность первой нагрузки (кгм/мин) по Карпману В.Л. (1988), рекомендуемая для определения PWC₁₇₀ у спортсменов

Группы видов спорта	Вес тела, кг
55-59	60-64	65-69	70-74	75-79	80-84	85 и более
Скоростно-силовые и сложнокоординацион-ные
Игровые и единоборства
«на выносливость»

Таблица 15

Мощность второй нагрузки (кгм/мин) по Карпману В.Л. (1988) для определения PWC₁₇₀