Скоростно-силовые упражнения (взрывные усилия)
При выполнении скоростно-силовых движений сила затрачивается главным образом на сообщение постоянной массе (масса тела прыгуна, масса метаемого снаряда) максимального ускорения. Мышцы, обеспечивающие такое движение, одновременно проявляют относительно большие силу и скорость, то есть большую мощность. Предельная продолжительность скоростно-силовых движений (от 3–5 с до 1–2 мин) находится в обратной зависимости от мощности мышечных сокращений. Проявляемые спортсменом усилия максимальны.
К скоростно-силовым упражнениям относятся прыжки и метания. Составной частью многих скоростно-силовых упражнений является циклическое движение - разбег.
Сложность управления этими движениями связана с недостатком времени обработки информации нервной системой, поэтому возможна коррекция заключительных фаз толчка или метания.
Расход энергии невелик при однократном выполнении движения, изменения функций висцеральных систем незначительны.
Для эффективного выполнения скоростно-силовой работы большое значение имеет деятельность сенсорных систем. Сложные подготовительные движения, как и сам акт метания, требуют очень точной координации движений, основанной на информации, поступающей от проприорецепторов.
Большая роль в успешности выступления метателя принадлежит вестибулярной сенсорной системе. Сильные раздражения рецепторов вестибулярного аппарата характерны для прыжков с шестом. Прыжки с места проще всего по координации. Прыжки с разбега в длину включают разбег (циклическая часть упражнения) и сам прыжок, требующий переключения на ациклическую локомоцию. Прыжок в высоту усложняется переключением горизонтальной составляющей на вертикальную составляющую и сложным распределением движений при переходе через планку. Существенные значения имеют и зрительные рецепторы.
В крови спортсменов при выполнении скоростно-силовой работы практически не происходит изменений.
ЧСС при метаниях изменяется мало, а при прыжках, особенно с шестом, может достигать 140-150 уд/мин, некоторое повышение возможно после окончания работы. Одновременно может возрасти МОК. Увеличивается и АД, в основном систолическое, которое достигает 150-160 мм рт. ст.
Частота дыхания во время выполнения скоростно-силовых упражнений невелика; она увеличивается, когда упражнение закончено. Возрастает МОД и потребление О2.
Все скоростно-силовые упражнения в связи с высокой мощностью и небольшой длительностью усилий осуществляются за счет энергии содержащихся в мышцах запасов АТФ и КрФ. Кислородный запрос в процессе работы не может удовлетвориться. Кислородный долг составляет 95% кислородного запроса, он невелик.
Деятельность органов выделения и теплообразования изменяется очень мало.
Собственно-силовые упражнения
К собственно-силовым движениям относится поднимание тяжестей. Скорость мышечного сокращения при данном способе поднимания штанги изменяется незначительно, поэтому основной переменной величиной является масса штанги, от которой зависит проявляемая сила. Напряжение, развиваемое мышцей, соответствует массе поднимаемой штанги и тесно связано с массой тела штангиста, поэтому имеются весовые категории среди тяжелоатлетов. В движениях штангиста участвуют все скелетные мышцы. Эти движения обеспечиваются за счет анаэробных алактатных механизмов энергообеспечения из-за своей высокой мощности, а кислородный запрос (при рекордном подъёме около 2 л) выражается величинами кислородного долга.
Управление силовыми движениями (так же, как и скоростно-силовыми) осложняется из-за необходимости сохранения стереотипности их формы при обязательном увеличении силы и скорости мышечных сокращений. Кроме этого, очень важны координационные способности спортсмена, так как необходимо удержать равновесие в сложных условиях поднятого над головой максимального веса и выполнить движение, при котором выгодно используются рычаги костного аппарата.
Для проявления большой силы необходимо натуживание – выдыхательное движение при закрытой голосовой щели. Это состояние, характеризующееся повышением внутригрудного и внутрибрюшного давления при задержке дыхания и способствующее повышению устойчивости тела из-за значительного напряжения мышц туловища и конечностей. Сильное сокращение мышц выдоха (главным образом, мышц передней брюшной стенки) вызывает сжатие органов брюшной полости и их давление на диафрагму, что при закрытой голосовой щели гортани повышает давление в грудной клетке, в результате чего оно может стать на 100 мм рт. ст. выше атмосферного. В конечном итоге затрудняется приток крови из полых вен в правое сердце, а из-за сжатия лёгочных капилляров – в левое сердце. Внешними проявлениями повышения венозного давления в периферических венах являются покраснение лица и расширение шейных вен. Во время натуживания уменьшается минутный объем кровотока, снижается систолическое и повышается диастолическое давление, а после его окончания из-за увеличенного кровенаполнения желудочков сердца систолическое давление резко возрастает, а диастолическое падает. Во время натуживания ЧСС увеличивается до 110 уд/мин и более.
Кровоток в тканях во время натуживания снижен, уровень СО2 в крови нарастает, а глюкозы падает.
Расход энергии при силовой работе превышает уровень покоя в 150 раз и более. Энергия для работы черпается из запасов АТФ и КРФ. Из-за кратковременности работы кислородный долг невелик и ликвидируется очень быстро.
Развивающееся недостаточное кровоснабжение мозга может вызвать головокружение и потерю сознания, а затруднение венозного оттока из полости черепа и повышение внутричерепного давления создаёт угрозу кровоизлияния в мозг (особенно у лиц пожилого возраста). Из-за резких изменений в деятельности сердечно-сосудистой системы при натуживании его следует исключать в детском и пожилом возрасте. Натуживание важно сочетать со временем «основного» движения. Выдох через суженную голосовую щель при натуживании создаёт благоприятные биомеханические и физиологические условия для приложения усилия в конце движения.
Статические усилия, феномен Линдгарда
В отличие от всех видов динамической работы при статическом усилии не происходит перемещения тела или его частей в пространстве.
При статических усилиях оба конца мышцы закреплены неподвижно, в результате чего мышца при возбуждении не укорачивается, не сокращается, а напрягается. Такой режим работы мышц называется изометрическим. При этом степень мышечного напряжения более 30% от максимальной произвольной статической силы. При меньшей степени изометрического сокращения мышц значительно увеличивается продолжительность удержания статического усилия. Внешняя работа равна нулю, но возможно определить статическую работоспособность как произведение величины напряжения мышц на время его удержания, выражая её в кг/с. Максимальные статические усилия длятся не более 1–2 с, а поддержание обычной рабочей позы - несколько часов.
Статическое усилие при занятиях физической культурой и спортом обычно представляет собой отдельные фазы тяжелоатлетических, гимнастических упражнений и движений в других видах спорта (борьба, хоккей с шайбой и другие). Механизм энергообразования анаэробный, кислородный запрос составляет 3–4 л/мин, но часто не удовлетворяется во время выполнения усилия из-за неглубокого дыхания или натуживания (последнее наиболее выражено у менее квалифицированных спортсменов). Кислородный долг может достигать 4–5 л.
Кровообращение в мышцах затруднено из-за сдавливания кровеносных сосудов. Неадекватность кровотока уже возникает, если сила сокращения мышц превышает 5–8% от максимальной произвольной статической силы. Частота сердечных сокращений существенно возрастает в конце усилия, что является компенсаторной реакцией на уменьшение систолического объёма. Повышение артериального давления обычно способствует проталкиванию крови через сосуды сокращающихся мышц, а отсутствие такого повышения рассматривается как признаки срыва регуляции кровообращения или недостаточности миокарда.
Энергозатраты при статических усилиях значительно меньше, чем при динамической работе, так как основной источник энергии – анаэробные процессы, возможности которых ограничены. Утомление при статических усилиях наступает быстрее, чем при динамических упражнениях:
- нарушение обменных процессов в работающих мышцах и накопление кислых продуктов катаболизма являются основными факторами, вызывающими утомление (Д. Линдгард);
- поток афферентных импульсов с проприорецепторов скелетных мышц вызывает постоянный процесс возбуждения в нервных центрах коры головного мозга, что нарушает её системную деятельность и ведёт к срыву работы управляющих отделов ЦНС;
- уменьшение минутного объёма кровотока из-за натуживания при глобальных статических усилиях угнетает мозговой кровоток.
Восстановление после статических усилий обычно непродолжительное и для него характерен феномен Д. Линдгарда (1920) – послерабочее усиление деятельности висцеральных систем (на 1–2 минутах восстановительного периода значительно усиливается деятельность систем дыхания и кровообращения по сравнению с рабочим периодом). Увеличение частоты дыхания и дыхательного объёма сопровождается увеличением систолического объёма сердца, усилением кровотока в работающих скелетных мышцах.
Механизм данного явления объясняется следующим образом. Сжатие кровеносных сосудов напряжёнными мышцами (это отчетливо выражено при значительном сокращении мышц) уменьшает их кровоснабжение, в результате чего возможность попадания недоокисленных продуктов метаболизма в кровь снижается, и весьма недостаточно удовлетворение кислородного запроса. Мышцы работают в анаэробных условиях, и происходит накопление большого количества молочной и угольной кислот. По окончании статического усилия продукты анаэробного обмена поступают в кровь, стимулируя деятельность систем дыхания и кровообращения.
Прицельные движения
К прицельным движениям относится стрельба во всех её разновидностях, а также подачи и штрафные броски мяча. В стрельбе наибольшее значение имеют функции вестибулярной (устойчивость позы), зрительной (пространственная точность из-за зрительного восприятия в прицеливании) и двигательной сенсорных систем (плавное нажатие на спусковой крючок). Кроме этого необходимо точное соблюдение интервалов и точное распределение во времени движений конечности, удерживающей оружие. Штрафные броски в баскетболе наиболее стереотипны по исполнению, но требуют при своём создании варьирования условий их выполнения.
Причинами утомления при ациклических упражнениях является нарушение кровоснабжения в условиях статической работы из-за сдавления артерий и недостаточным снабжения кислородом работающих мышц, выключение из работы быстрых гликолитических мышечных волокон (тип П-В).
4. Физиологическая характеристика упражнений качественного значения
Соревновательные упражнения в спортивной и художественной гимнастике, акробатике, фигурном катании, прыжках в воду оцениваются в баллах. Обычно они состоят из сложных комбинаций отдельных элементов движений, причем каждый из них представляет собой законченное самостоятельное действие. При выполнении этих движений необходимы:
1) совершенное управление движениями и особенно в безопорных положениях (фазы полёта);
2) точное дозирование силы и скорости мышечных сокращений;
3) обеспечение координации движений частей тела;
4) высокая степень гибкости; 5) ориентирование в пространстве и во времени.
Высокая эмоциональность является характерной чертой всех этих упражнений.
Продолжительность упражнений от нескольких секунд до нескольких минут. Источники энергообеспечения преимущественно анаэробные. В различных видах гимнастического многоборья кислородный долг составляет от 60 до 96 % кислородного запроса. Имеют значения как алактатная, так и лактатная фракция кислородного долга. Внешнее дыхание в первые секунды восстановления выше (более 60 л/мин), чем во время работы (до 45 л/мин). Это обусловлено феноменом Линдгарда и тем, что дыхательные мышцы нередко используются в основной работе. В целях аэробного компонента в энергообеспечении работы необходимо обучать спортсменов правильному дыханию.
Наиболее существенными резервами при адаптации к упражнениям, оцениваемым в баллах, являются резервы повышения возможностей нервной системы и сенсорных систем. К резервам нервной системы относится способность к замыканию временных связей, лежащая в основе способности овладевать новыми движениями и формировать новые двигательные навыки. Обучаемость точностным, тонко координированным двигательным действиям, связана с совершенством процессов активного коркового торможения. Вместе с тем необходим высокий уровень возбудимости ЦНС, прежде всего ее афферентной части, а также всех структур, составляющих сенсорные системы, как основы тонкой чувствительности.
Среди резервов сенсорных систем особенно большое значение имеет проприоцептивная (мышечно-суставная) чувствительность, которая совместно с тактильной осуществляет анализ основных параметров двигательной деятельности: тонуса мышц и величины мышечных усилий суставных углов, скорости перемещения звеньев тела. Эта сенсорная система является основным каналом обратной афферентации в условиях автоматизации движения. Вестибулярная сенсорная система поставляет информацию о положении головы (и всего тела) в пространстве, о величине ускорения прямолинейных и вращательных движений тела спортсмена. Чувствительность и устойчивость этой системы играют важную роль в успешности совершенствовании специальной подготовленности.
Зрительная (преимущественно периферическое зрение) и слуховая сенорные системы играют большую роль в получении обстановочной афферентации, без которой невозможен полноценный афферентный синтез в фунциональных системах ряда двигательных навыков и резко ухудшается качество выполнения соответствующих упражнений (например, сложные соскоки со снарядов, вольные упражнения).
Причины утомления в упражнениях, оцениваемых в баллах, обусловлены необходимостью участия различных сенсорных систем, максимальным проявлением силы и скорости сокращения мышц и образованием значительного кислородного долга, из-за чего предъявляются большие требования к буферным системам крови.
5. Физиологическая характеристика ситуационных упражнений (переменной мощности)
Динамическая работа не всегда выполняется в одном режиме. Даже в гладком беге по стадиону спортсмен совершает как минимум одно - финишное ускорение. Переменный характер работы обусловлен либо рельефом местности, либо особенностями вида спорта.
К ситуационным движениям преимущественно относятся спортивные игры и все виды единоборств. При их выполнении действия спортсмена могут быть в какой-то момент до известной степени стереотипными, циклическими (ходьба, бег и др.), ациклическими, скоростно-силовыми (броски, прыжки, удары) и даже собственно силовыми (клинч в боксе, схватка регбистов и др.). Однако в основе действий спортсменов, выступающих в этих видах спорта, лежит, прежде всего, реагирование на изменение ситуации и условий спортивной борьбы. Спортивная деятельность игровика и единоборца постоянно связаны с решением ситуационных двигательных задач, требующих использования механизмов экстраполяции.
Мощность работы и энергозатраты постоянно меняются, поэтому при классификации ситуационных движений остаётся неясным, что необходимо оценивать: «среднюю» мощность за всё время выполнения упражнения, включая рабочие периоды и промежуточные периоды относительного или полного отдыха или, наоборот, только мощность основных рабочих периодов. Ситуационные движения предъявляют значительные требования к сенсорным системам, к способности центральной нервной системы управлять движениями, а также к двигательному аппарату.
Одним из факторов, лимитирующих эффективное использование спортсменами информации об игровых действиях своих партнеров и команды противника, о перемещениях мяча, является ограничение поля зрения игрока. Причины этого явления могут быть органические, то есть являться результатом морфологического, врожденного ограничения пространства, которое одновременно может оказаться в поле зрения игрока. Могут быть и функциональные ограничения поля зрения спортсмена как результат недостаточной специальной тренированности и отсутствия необходимого игрового опыта. Успортигровиков на этой основе даже выделяется специальное игровое качество – «умение видеть поле». Поэтому резервом повышения результативности игровика является развитие периферического зрения.
Эффективность получения и переработки информации игровиком лимитируется рядом психофизиологических показателей, такими как время реакции выбора, быстрота оперативного мышления, распределение внимания и т. д. Сростом квалификации спортсмена уменьшается время, необходимое ему на обработку, поступающей информации.
Одним из резервов спортивного результата игровика является повышение устойчивости вестибулярного аппарата к многочисленным изменениям скорости, направления и плоскости движения спортсмена. У волейболистов и баскетболистов именно снижение устойчивости специальных двигательных навыков ведет к дискоординации двигательных функций и снижению спортивного результата.
Лимитирующим фактором деятельности спортигровика может быть недостаточное развитие как аэробных, так и анаэробных механизмов энергообеспечения. По своим аэробным возможностям спортигровики занимают промежуточное положение среди высококвалифицированных спортсменов различной специализации. Аэробная производительность спортигровиков прямо пропорциональна их спортивному мастерству, уровню их общей и специальной тренированности.
При занятиях спортивными играми происходит утомление высших отделов головного мозга, что вызывает снижение скорости и координированности движений и ухудшение функций некоторых сенсорных систем. В хоккее большое значение имеет возникающий значительный кислородный долг.
Задание для самостоятельной работы
Ответьте на вопросы письменно, используя дополнительные источники информации:
- Что такое гипогликемический шок (механизм его возникновения и меры предупреждения)?
- Что такое гравитационный шок?
- К каким сенсорным системам предъявляются повышенные требования при выполнении ситуационных движений?
Список использованных источников
1. Корягина, Ю. В. Курс лекций по физиологии физкультурно-спортивной деятельности: учебное пособие / Ю. В. Корягина, Ю. П. Салова, Т. П. Замчий. – Омск : Изд-во СибГУФК, 2014. – 152 с.
2. Васильева В.В. Физиология человека: Учебник для техн. физ. культ. Ф 50/Под ред. В.В. Васильевой.- М.:Физкультура и спорт, 1984. - 319 с., ил.