Сравнение двигательных задач

Если при различных попытках части тела двигаются по одной и той же траектории, то мы считаем, что движеня одинаковы, независимо от различий таких элементов, как время и скорость. При такой дефиниции движение определяется только его геометрией, не кинематикой и не кинетикой. К примеру, тяжелоатлетический рывок с различного веса штангами представляет собой одно движение. Напротив, отталкивание при прыжке в высоту с или без дополнительноко отягощения - представляет собой другое.
Максимальные силы, которые спортсмен прилагает при подобных движениях, к примеру при распрямлении ног в вышеназванных случаях, при измененных условиях соответственно различны. Две области факторов, экстринические (внешние) и интринические (внутренние) определяют данные различия.

Экстринические факторы и значение сопротивления

Сила - это величина для определения действия одного тела на другое, и сила этого действия будет определяться свойствами и движениями обоих взаимодействующих тел. Сила, которую спортсмен прилагает к внешнему телу (напр. свободный вес, место хвата на тренажере, вода при плавании или гребле), зависит не только от самого спортсмена, но и от внешних факторов.
Чтобы оценить влияние внешнего сопротивления, представим себе спортсмена, который развивает свою максимальную силу в выпрямлении при приседаниях. Имеется два экспериментальных пути для измерения внешнего сопротивления. В первом случае максимальная изометрическая сила замерялась при различных коленных углах. Во многих исследованиях была установлена позитивная корреляция между силой и длиной ног (т.е. расстояние между тазом и стопой): с выпрямлением ног возрастает приложенная сила - рис. 2.3. кривая А. Силовой максимум достигается при почти полном распрямлении ног. Это соответствует повседневным наблюдениям - больший вес можно преодолеть при полуприседаниях, а не при глубоких.
Если же процесс выпрямления ног будет измерен во время динамического движения, например во время отталкивания при прыжке, то соотношения будут прямо противоположными - рис. 2.3. кривая В. В этом случае наибольшая сила будет достигаться в самой глубокой точке. Корреляция между макс. силой и длиной ног - негативная. Здесь механические свойства ног похожи на свойства пружины: чем больше деформация (здесь: сгибание ног), тем больше сила.

Рис. 2.3. Взаимосвязь между максимальной силой и длинной ног в случае изометрического тестирования - кривая А и в случае динамического тестирования - кривая В.

Механическая обратная связь

Все упражнения силовых тренировок могут, в зависимости от вида сопротивления, подразделяться на два типа: с механической обратной связью и без. Возьмём, к примеру движение весла в воде. Скорость гребли при этом является результатом внешних мышечных усилий, прилагаемых спортсменом. Активная мышечная сила приводит к повышению скорости весла, вследствие чего возрастает сопротивление воды. Чтобы преодолеть повышенное сопротивление воды, должна повышаться и мышечня сила. Поэтому повышение сопротивления воды может быть рассмотрено, как действие приложенной мышечной силы (механическая обратная связь).

Представим себе другой пример: человек толкает уже находящуюся в движении тяжелую грузовую машину. Независимо от всех развиваемых этим человеком сил, грузовик будет двигаться с неизменной скоростью. Человеческая мышечная сила не привела к какому бы то изменению движения грузовика (никакой механической обратной связи).

Спортивные движения обычно связаны с механической обратной связью. Движение и сопротивление изменяются, как следствие применённой спортсменом силы. Механическая обратная связь отсутствует только при изометрических упражнениях и при работе на изокинетических системах.

На изокинетических системах скорость движения части тела по отношению к суставу остается неизменной. Сопротивление системы соответствует мышечной силе на протяжении всей области движения. Максимальная сила замеряется при динамических условиях, но только если заданная скорость была достигнута движущейся частью тела.

Виды сопротивления

Принимая во внимание спицифические требования от силовых упражнений, огромное значение для тренировочного процеса имеет выбор правильного вида механического сопротивления. Типичные снаряды для программ силовых тренировок могут быть категоризированы соответственно виду приложенного сопротивления.
При сопротивлении, основанном на эластичности, величина силы зависит от меры изменения формы. Длина предмета с идеальной эластичностью, увеличивается пропорционально примененной силе. Итак, чем больше изменение формы (напр. деформация пружины, эластичной или резиновой ленты), тем больше примененная сила.
Другий вид сопротивления основан на инерции. Сила пропорциональна массе, умноженной на ускорение. Так как масса тела чаще выбирается как двигательный параметр, то силу определяет ускорение. Вследствие гравитационных влияний и влияний трения, довольно таки сложно найти движение, при котором бы сопротивление создавалось бы только инерцией. Движение биллиардного шара пример тому.
Пример из тренировочной практики поясняет соотношения между массой и силой. При метании и толкании снарядов различных масс (ядра весом от 1 до 20 кг используются в тренировочном процессе), приложенная сила к легкому ядру относительно невелика и на нее в высшей мере оказывает влияние масса ядра. Сила, влияющая на тяжелые ядра, напротив определяется силой самого спортсмена.

Если тело получает ускорение за счет мышечной силы, то направление ускорения не соответствует направлению силы, за исключением вертикальных движений. Гораздо больше оно соответсвует направлению результирующей силы, которая образуется от векторной суммы мышечной силы и силы притяжения. Так как сила земного притяжения действует по направлению вниз, спортсмен должен её компенсировать, при этом направление его усилия будет более вертикальным, чем желаемое направление движения. Примером тому является толкание ядра. Направление ускорения ядра не совпадает с направлением применения силы спортсменом (рис. 2.6).

Pис. 2.6. Направление применения силы спортсменом Fmus не совпадает с направлением результирующей силы Fres, являющейся суммой сил, действующих на ядро - силы гравитации Fgrav и силы спортсмена Fmus.

Интринические факторы

Сила которую спортсмен может развить в одном и том же движении, зависит от различных факторов: скорость, позиция тела и направление движения. Причиной возникновения мышечной силы является активность отдельных мышц. Приведенные выше переменные определяют степень развития силы этих отдельных мышечных групп. При этом не имеется прямой связи между активностью отдельно взятых мышц и мышечной силой (к примеру при подъёме штанги). Мышечная сила определяется согласованным взаимодействием большого количества мышечных групп. Активирванные мышцы производят прямолинейное тянущее действие на кости. Переводное действие мышечной силы обуславливает так же и вращяющее движение в суставах.

Так как различны расстояния действия мышц на их оси вращения, их вращательные действия не пpямопропорциональны к развитой мышечной силе. Вращательные движения в различных суставах координированы таким образом, чтобы развить максимальную силу в желаемом направлении, к примеру, вертикальное движение при поднятии штанги. При этом существуют сложные отношения между мышечной силой (силой, развиваемой определённой мышечной группой) и силой мышц (максимальной внешней силой). Не принимая во внимание эти различия, многие феномены мышечной биомеханики и физиологии изолированных мышц определяются так же и при сложных движениях, в которые вовлечено большое количество мышечных групп.

Положение тела, кривые силы

Сила, которую спортсмен может развить при определённом движении, определяется положением тела (суставными углами). К примеру сила Fm, которую спортсмен может развить (при чистой технике подъёма) при отрыве штанги от пола, зависит от положения грифа штанги относительно пола. Максимальная сила Fm развивается, когда гриф находится на уровне колен (см. рис. 2.20).

Рис. 2.20: Максимальная изометрическая сила Fm на штанге при различных положениях тела (и при этом различной высоте штанги), как пример кривой силы при многосуставном движении.