18. Работа мышц. Утомление

Определения и обозначения

Работа мышц — сокращение мышц, при котором они развивают усилие и перемещают тело или его части либо удерживают их неподвижно. Значит, работа есть и при движении, и при сохранении позы. Это определение помогает не путать мышечную работу с одним только заметным перемещением.

Динамическая работа — работа мышц, при которой изменяется их длина и происходит движение. Мышцы то сокращаются, то расслабляются, благодаря чему конечность или всё тело меняют положение. Понятие нужно, чтобы описывать ходьбу, бег, приседания и другие движения.

Статическая работа — работа мышц, при которой они напряжены, но длина мышцы и положение тела почти не меняются. Например, мышцы удерживают поднятую руку или тяжёлую сумку. Это понятие объясняет, почему неподвижная поза тоже требует усилий.

Утомление — временное снижение работоспособности мышц после продолжительной или интенсивной работы. Уставшая мышца сокращается слабее, а выполнение движения становится труднее. Обычно после прекращения нагрузки и отдыха её способность работать постепенно возвращается.

Как это устроено

При сокращении мышца становится короче и тянет кость, к которой прикреплена, поэтому в суставе возникает движение. Кости сами не сокращаются, а служат рычагами, передающими это усилие. Направление движения зависит от того, какая мышца активна и как взаимодействуют мышцы-сгибатели и разгибатели: одна группа сгибает конечность, другая возвращает её в исходное положение.

При динамической работе сокращение сменяется расслаблением, поэтому мышцы не находятся в напряжении непрерывно. В период расслабления кровеносные сосуды меньше сдавливаются, а к мышечным клеткам поступают кислород и питательные вещества. Поэтому движение, разделённое естественными паузами, обычно можно выполнять дольше, чем постоянное напряжение.

При статической работе мышца должна всё время создавать силу, чтобы уравновешивать вес тела или предмета. Даже если рука неподвижна, груз тянет её вниз, а мышцы противодействуют этому натяжению. Постоянно напряжённые волокна сдавливают сосуды, поэтому приток крови затрудняется и удерживание предмета становится утомительным.

Разница в кровоснабжении объясняет, почему статическая нагрузка часто переносится тяжелее. При динамической работе сокращения чередуются с расслаблением, и кровь легче проходит через мышцу между сокращениями. При длительном статическом напряжении сосуды остаются сжатыми дольше, поэтому быстрее ощущаются слабость, боль или желание изменить позу.

Утомление появляется при длительной или интенсивной работе из-за изменений как в мышцах, так и в нервной системе. В работающих клетках расходуются запасы веществ, необходимых для сокращения, и накапливаются продукты обмена; нервная система также снижает активность, защищая организм от перегрузки. После отдыха кровоснабжение и внутреннее состояние мышц нормализуются, поэтому работоспособность постепенно восстанавливается.

Сравнение динамической и статической работы мышц

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, меняется ли положение тела или предмета. Затем проверьте, изменяется ли длина мышцы и есть ли смена напряжения расслаблением. Если движения нет, это ещё не означает отсутствия работы: мышцы могут выполнять статическую работу.

Разбор задач

Ученик поднимает и опускает гантель. Определите вид работы мышц и объясните, что происходит с мышцами при движении.

Ученик не просто удерживает гантель, а несколько раз меняет положение предплечья. Нужно определить, изменяется ли длина работающих мышц и происходит ли движение в суставе. Эти признаки позволяют отличить динамическую работу от статической.

1. При подъёме гантели мышцы-сгибатели предплечья сокращаются и укорачиваются, поэтому предплечье движется вверх.
2. При опускании действуют мышцы-разгибатели и мышцы-сгибатели, которые работают согласованно и контролируют движение вниз.
3. В течение упражнения сокращения сменяются расслаблением, а длина работающих мышц изменяется.

Ответ: это динамическая работа мышц. При движении мышцы попеременно сокращаются и расслабляются, изменяя длину и перемещая предплечье в локтевом суставе.

Человек держит тяжёлую сумку неподвижно. Определите вид работы мышц и объясните, почему мышцы утомляются, хотя движения нет.

Сумка не перемещается, но её вес тянет руку вниз. Значит, мышцы должны постоянно создавать силу, чтобы удерживать руку и предмет в одном положении. Нужно учитывать не наличие движения, а напряжение мышц.

1. Положение руки почти не меняется, поэтому работа не является динамической.
2. Мышцы плеча и предплечья остаются напряжёнными и противодействуют силе тяжести сумки.
3. Длительное напряжение сдавливает сосуды, ухудшает кровоснабжение и ускоряет накопление продуктов обмена.

Ответ: это статическая работа. Мышцы утомляются, потому что долго сохраняют напряжение, хотя рука и сумка остаются неподвижными.

Два ученика выполняют одинаковое число приседаний: один делает их непрерывно, другой — с короткими паузами. Предположите, кто утомится позже, и обоснуйте ответ.

Число приседаний одинаково, но режим нагрузки различается. При непрерывном выполнении мышцы почти не получают времени для восстановления. При паузах нужно учитывать чередование работы и отдыха.

1. Во время приседаний мышцы ног сокращаются и расслабляются, выполняя динамическую работу.
2. У ученика с паузами между подходами мышцы частично расслабляются, а кровоснабжение улучшается.
3. За время отдыха восстанавливается часть работоспособности, поэтому следующая серия начинается при меньшей степени утомления.

Ответ: позже утомится ученик, который делает короткие паузы. Перерывы уменьшают непрерывность нагрузки и дают мышцам время для частичного восстановления.

Типичные ошибки

Считать, что работа мышц бывает только при заметном движении. Так думают, потому что слово «работа» связывают с перемещением тела. Проверка простая: если мышцы напряжены и удерживают позу или предмет, это статическая работа.

Путать утомление с повреждением мышцы. Утомление обычно временно и связано с продолжительной нагрузкой, а повреждение означает нарушение тканей. Проверьте себя: если после отдыха работоспособность постепенно возвращается, речь, скорее всего, идёт об утомлении.

Полагать, что статическая работа всегда легче динамической. Неподвижность не означает отсутствие усилия, а длительное напряжение ухудшает кровоснабжение. Сравнивайте не заметность движения, а продолжительность напряжения и условия работы мышцы.

Считать, что при динамической работе мышцы сокращены непрерывно. В таком случае невозможно объяснить смену движений и восстановление кровотока. Помните: динамическая работа включает чередование сокращения и расслабления.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении скелетных мышц, их прикреплении к костям и роли суставов: именно так усилие превращается в движение. Нервная регуляция объясняет, как запускаются и согласуются сокращения, а кровообращение — как мышцы получают кислород и питательные вещества. Эти сведения пригодятся при изучении тренировок, физической нагрузки, гигиены труда и способов сохранять работоспособность.

Что запомнить

• Мышцы создают усилие при сокращении.
• Динамическая работа сопровождается движением и изменением длины мышц.
• Статическая работа поддерживает напряжение без заметного движения.
• При статической нагрузке кровоснабжение напряжённых мышц может ухудшаться.
• Утомление — временное снижение работоспособности.
• Отдых помогает восстановить работоспособность мышц.