Сила и выносливость мышц

Продуктивность рабочих движений при прочих равных условиях зависит от величины развиваемой человеком мышечной силы. От нее же зависит количество совершаемой человеком механической работы, так как работа равна произведению развиваемой человеком силы на величину пути, на котором данная сила действует. Для измерения мышечной силы обычно применяются специальные динамометры, из которых наибольшее распространение получили кистевой и становой (рис. 19). Первый представляет собой стальную скобу, которую исследуемый с максимальным напряжением сжимает в согнутой ладони. В зависимости от величины развиваемой силы скоба более или менее деформируется; эта деформация отмечается поворотом стрелки, указывающей на шкале развиваемое усилие в килограмм-силах (кгс).

При измерениях становой силы (силы мышц, выпрямляющих согнутое туловище) человек становится на деревянную платформу, в которую вмонтирован конец цепи, и с максимальным усилием тянет за рукоятку, прикрепленную к свободному концу цепи. Между рукояткой и платформой в цепь вмонтирован динамометр со стрелкой, указывающей величину развиваемой силы.


Рис. 19. Динамометры:
а кистевой, б — становой

Величина мышечной силы зависит от ряда условий: от пола и возраста человека, степени его тренированности, от состояния здоровья и степени утомления. Недостаточное физическое развитие и связанная с этим мышечная слабость могут стать причиной ухудшения точности и эффективности рабочих движений, появления множества лишних движений. Недостаточно физически сильный работник вынужден напрягать при работе свои силы, совершая максимальные для него усилия. Такой способ работы вызывает распространение возбуждения на мускулатуру, не участвующую в движении (лишние движения).

В результате обследования большого числа людей обоего пола и различного возраста была составлена таблица, представляющая зависимость величины становой силы от пола и возраста (табл. 1). Из таблицы следует, что становая сила мужчин выше, чём становая сила женщин того же возраста. Максимальное значение становой силы мужчин — 155 кгс, женщин — 77 кгс. В результате тренировки становая сила и сила рук повышаются, при заболевании и утомлении уменьшаются.

Таблица 1. Изменение показателей становой силы человека в зависимости от возраста и пола
Возраст в годах Сила в кгс Возраст в годах Сила в кгс
мужчины женщины мужчины женщины
8
9
10
11
12
13
14
15
16
33
40
46
48
51
69
81
88
102
24
30
31
37
40
44
50
53
59
17
18
19
20
21
25
30
40
50
60
126
130
132
138
146
155
154
122
101
93
64
67
67
68
72
77
77

59

Максимальное значение усилия, которое развивает та или иная мышца при прочих равных условиях, зависит от длины и толщины ее. Мышца развивает напряжение подобно растянутому эластичному телу, а поэтому ее сила уменьшается по мере укорочения или по мере изменения угла в том суставе, в котором мышца производит угловое перемещение звена тела. Таким образом, для полной характеристики силовых возможностей, например, мышц руки, необходимо измерять силу не один раз при каком-нибудь одном положении звена в суставе, а несколько раз на всем протяжении угловых перемещений данного звена. Для этой цели применяются специальные динамометры.

Максимальную мышечную силу можно увеличить путем систематической целеустремленной тренировки. Для подростков слабого физического развития на тот период, пока не будет достигнут прирост силы, позволяющий выполнять обычные учебные и производственные задания, можно рекомендовать пользоваться облегченными инструментами и инструментами меньших размеров (соответственно росту и размерам руки учащихся) Значение силы еще не полностью характеризует мышечную работоспособность человека, т. е. его способность продолжительно выполнять физическую работу. Бывает так, что человек может развивать большую силу, но не способен поддерживать ее в течение длительного времени. В других случаях человек, не обладающий большой силой, может поддерживать в течение продолжительного времени умеренное усилие, которое он способен развить.

Способность длительно поддерживать мышечные усилия называется мышечной выносливостью. Для измерения выносливости применяются специальные динамометры. Примером может служить динамометр Розенблата (рис. 20). В нем есть соединенная с манометром резиновая наполненная водой груша, которую исследуемый сжимает в руке с силой, равной примерно половине максимальной. Величину своего усилия исследуемый контролирует по уровню столбика ртути, поднимающегося в манометре при сжатии груши. Давление, испытываемое грушей, передается на манометр посредством промежуточных устройств. Степень выносливости при этой методике оценивают по продолжительности (в секундах) поддержания усилия, равного половине максимального. Величина выносливости, определенная этим способом, варьирует в пределах от 30 до 100 с.


Рис. 20. Динамометр Розенблата: а — общий вид, б — схема: 1 — манометр, 2 — поршень, 3 — резиновые мембраны, 4— резервуар, заполненный водой, 5 — пробка, 6 — резиновая груша, 7 — резервуар, заполненный ртутью

Выносливость можно определять и другими способами. В описанном методе человек не производил внешней механической работы, он только поддерживал постоянное давление в груше. Но для характеристики работоспособности человека важно знать его способность не только продолжительно поддерживать усилие, но и длительно совершать механическую работу. Для измерения выносливости при совершении механической работы применяются приборы, называемые эргографами. На рис. 21 изображен один из таких приборов — пальцевый эргограф. Человек ритмичными, под звук метронома, сгибаниями и разгибаниями пальца поднимает и опускает груз, прикрепленный к свободному концу шнура, идущего от пальца через систему блоков. При поднятиях и опусканиях груза в специальных направляющих скользит перо, которое наносит на вращающийся цилиндр прямые линии, по длине равные высоте поднятия груза. Получающаяся запись работы в виде прямых линий называется эргограммой. По эргограмме можно определить время, в течение которого человек работал, так как известна скорость движения цилиндра; кроме того, зная величину груза и общую длину составляющих эргограмму поднятий (опускает груз сила тяжести) и перемножив эти величины, можно получить работу, произведенную человеком до наступления утомления. В зависимости от величины груза и частоты поднятий его (от темпа работы) величина совершаемой человеком работы будет различна. Но при постоянстве этих условий она будет зависеть только от способности человека, выполняя механическую работу, длительно развивать повторяющиеся усилия с преодолением сопротивлений, т. е. от выносливости.


Рис. 21. Пальцевый эргограф: 1 — система блоков, 2 — перо, 3 — рычаг, движущийся по раме, 4 — металлическая рама, 5 — шнур, 6 — трубки для фиксирования неработающих пальцев, 7 — кожаная петля, 8 — приспособление для фиксирования руки, 9 — груз