ЖЕСТКОСТЬ — Train Hard, Train Smart

Слышали ли вы что-то про «упругие сухожилия»? Резкость, хлесткость и так далее. Эластичных атлетов, которые имеют высокие показатели прыжков и спринта, но не отличаются большой массой и силой?

Перед тем, как разобрать плиометрику и рефлекс растяжения-сокращения, я решил написать статью про такую характеристику, как жесткость (stiffness). Именно она определяет свойства сухожилий как механизма накопления и передачи энергии.

ТЕОРИЯ МЕХАНИКИ

С точки зрения свойств материалов, жесткость – это способность сопротивляться деформации при внешнем воздействии.

Деформация – это изменение положения частиц тела относительно друг друга. Существует несколько видов деформации, нас будет интересовать деформация «растяжение».

Растяжение – это изменение длины (удлинение) объекта в направлении приложении силы. Оно зависит от механического напряжения.

Механическое напряжение равно отношению силы, возникающей в теле при растяжении, к площади его поперечного (перпендикулярно приложенной внешней силе) сечения. Измеряется в Паскалях (Па).

Ϭ = F/A (Н/м² = Па)

Типы деформации растяжения:

1) Упругое растяжение – деформация, которая при снятии нагрузки устраняется, возвращая материал в исходное состояние. Таким растяжение будет, пока напряжение не превысит предел упругости

2) Пластическое растяжение, деформация, которая при снятии нагрузки полностью или частично остается, материал уже не вернется в исходное состояние. Таким растяжение будет, пока напряжение не превысит предел пластичности.

3) Область «текучих» растяжений – материал растекается, словно жидкость, при постоянном напряжении

4) Разрыв при растяжении – если напряжение превышает предел разрыва, материал разрушается

Для биологических тканей физиологическим регионом считается область упругих растяжений.

При пластических деформациях, наблюдаются микроразрывы структуры сухожилий и связок. Структура полностью нарушается при достижении и превышении предела разрыва.

Ниже показаны кривые «напряжение-растяжение» для разного рода тканей организма.

Ткани, имеющие в составе большое количество коллагена (кости, волосы, кожа, сухожилия и связки), имеют классическую кривую. Те из них, что имеют в составе большое количество эластина (мышца, стенки сосудов) имеют иного рода кривую.

ЖЕСТКОСТЬ КАК ФИЗИЧЕСКОЕ КАЧЕСТВО

Если перейти от области биологической механики в область физических качеств атлета, то жесткость можно обозначить как способность объекта или системы сопротивляться изменению длины. Она рассчитывается как отношение приложенной силы на изменение в длине.

\[ { k }_{ ВЕРТ }=\frac { F }{ \Delta s } \]

Где ​\( { k }_{ ВЕРТ } \)​ это вертикальная жесткость атлета, F – пиковая вертикальная сила реакции опоры, а ∆s это изменение положения центра массы тела (ЦМ) во время фазы контакта в прыжке. Единица измерения – Н/м

Это вертикальная жесткость системы (атлета) в данной конкретной задаче.

Простой пример – глубокие приседания со штангой на спине. Как известно, в таких приседаниях вес штанги ограничен (меньше, чем, допустим, в приседаниях в параллель или выше). Также, амплитуда движения максимально велика.

В итоге – мало проявляемой силы, и много перемещения. Выходит, что глубокие приседания со штангой это движение с малой жесткостью.

Другой пример – прыжки в глубину. После спрыгивания, атлет проявляет много амортизирующих сил для торможения, при этом, его мышцы растягиваются (ЦМТ опускается вниз). Затем, происходит отталкивание вверх. В этом движении проявляемые силы высоки, а амплитуда движения небольшая – движение с высокой жесткостью.

Такие движения, как ускорение, спринт, смена направления, вертикальные и горизонтальные прыжки, являются задачами, требующей высокой жесткости.

Жесткость также может быть рассчитана для одного сустава, по формуле:

\[ { k }_{ СУСТАВА }=\frac { M }{ \Delta \theta } \]

Где ​\( { k }_{ СУСТАВА } \)​ – жесткость сустава, M – пиковый момент сустава, и ∆θ — изменение углового положения сустава во время проявления силы.

Жесткость также может быть рассчитана для мышечно-сухожильной единицы (МСИ), сухожилия, или самой мышцы.

Согласно исследованиям, для Ахиллова сухожилия, нагрузка при разрыве составляет 5098 Н, или 79 МПа (Wren et al., 2001), тогда как максимальное допустимое удлинение составляет 15-30% (Haut & Pawlinson, 1990)

Разделяют пассивную и активную жесткость.

Пассивная жесткость – это жесткость при отсутствии напряжения мышц. Представьте, что кто-то сгибает ваш коленный сустав, при этом ваши мышцы полностью расслабленны. Сопротивление ваших структур сгибанию и будет мерой пассивной жесткости. Замеры силы сопротивления и суставного угла дадут данные для замера пассивной жесткости.

Активная жесткость – аналогичный случай, но теперь вы максимально сопротивляетесь сгибанию в коленном суставе. Такого типа замеры обычно называют замерами эксцентрической силы

ЖЕСТКОСТЬ КАК ЭКСЦЕНТРИЧЕСКАЯ СИЛА

Известно, что в эксцентрическом режиме (при растяжении мышц) возможно проявления больших усилий, чем при их укорочении. Но почему?

Эксцентрические сокращения дают больше активации мышц, чем концентрические сокращения, однако сила при растяжении все равно больше, чем даже изометрические сокращения с электростимуляцией.

Все дело в белке титин, который является длинной молекулой, что протягивается вдоль актин-миозиновых миофиламентов. Когда титин активен, он сильно сопротивляется любому удлинению мышцы. Таким образом, сила, создаваемая мышцами при удлинении, обеспечивается как актин-миозиновыми поперечными мостиками, так и «в том числе» титином. Напротив, при сокращении мышц, сила обеспечивается лишь актин-миозиновыми поперечными мостиками.

Исследования на животных показали, что количество титина внутри мышц может увеличиваться после тренировок, и титин повреждается и разрушается после эксцентрической тренировки у людей, предполагается, что затем он адаптируется. Если количество или характер титина действительно изменяется после эксцентрической тренировки, это может частично объяснить выигрыши в специфическом росте эксцентрической силы, и, следовательно, преимущество в росте активной жесткости.

ВЛИЯНИЕ ТРЕНИРОВКИ НА ЖЕСТКОСТЬ

Первое – это негативное влияние растяжки! Это логично – растяжка есть деформация на растяжение. Длительное и/или сильное воздействие приводит к пластичным деформациям: теперь сухожилие или мышца удлинилась, и больше не вернется в первоначальное состояние (остаточная деформация). Жесткость теряется. Поэтому не стоит увлекаться растяжкой, если хотите быть успешным в спринте/прыжках. Я говорю про многоминутные растягивания каждый день.

остаточная деформация — если нагрузки были значительными и длительными, то даже после снятия нагрузки, сухожилие не вернется в первоначальную длину — оно растянется навсегда

Что же увеличивает жесткость? Если брать сухожилия, то это:

— высокие нагрузки (более 70% от 1 ПМ)
— высокие показатели напряжения (спрыгивания с большой высоты)
— изометрика, выполняемая при большой длине мышц
— изометрика, выполняемая как минимум по 3 секунды/напряжение
— постоянная тренировка в течение 6-8 недель

Если говорить про жесткость ног и суставов, то рекомендации схожие:

— высокие нагрузки (более 75% от 1 ПМ)
— движения, включающие большую мышечную массу (приседания, становая тяга)
— параллельное использование силовых и мощностных упражнений
— специализация, согласно требованиям задачи
— выполнение движений технически грамотно
— контроль во избежание перегрузок

В следующей статье, я расскажу про рефлекс растяжение-сокращение. До новых встреч!

Комментарии:

Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить