4
¨ Siła , praca i wydajność mięśni.
SIŁA MIĘŚNI
¨ W praktyce przy oznaczaniu siły mięśnia oznacza się maksymalne jej napięcie, wyrażające się tą największą masą, jaką mięsień po określonym jego podniesieniu jest w stanie utrzymać, choćby na krótko w bezruchu.
¨ W tym przypadku miarą siły mięśnia są kilogramy masy.
¨ Mierzenie siły dokonywane zazwyczaj podczas skurczu izometrycznego
¨ Tak więc siłę mięśnia mierzy się w warunkach statyki (przy użyciu np. dynamometrów sprężystych), a nie w ruchu.
¨ Napięcie mięśniowe — a więc i siła mięśniowa — jest sumą napięć rozwijanych przez włókna kurczliwe, z których mięsień jest zbudowany, a więc jest — w pewnym zakresie — proporcjonalne do powierzchni poprzecznego przekroju mięśnia.
¨ Napięcie mięśni nie zależy od ich długości, lecz od ich grubości.
¨ Wielkość siły mięśniowej zależy przede wszystkim od powierzchni tzw. fizjologicznego przekroju mięśnia, tzn. sumy poprzecznych przekrojów wszystkich jego włókien.
¨ Przekrój ten jest identyczny z anatomicznym przekrojem mięśnia (prostopadłym do długiej jego osi) tylko w mięśniach o równoległym przebiegu włókien.
¨ W mięśniach o skośnym przebiegu włókien suma ich przekrojów poprzecznych może znacznie przewyższać powierzchnię przekroju poprzecznego całych mięśni.
¨ Z tego powodu siła np. krótszych mięśni pierzastych jest o wiele większa od siły mięśni dłuższych, posiadających tą samą grubość, ale równoległy przebieg włókien.
¨ Przy porównywaniu siły różnych mięśni dzieli się wielkość maksymalnej masy, jaką mięsień może utrzymać, przez ilość cm2 jego fizjologicznego przekroju poprzecznego.
¨ W ten sposób oblicza się tzw. s i ł ę bezwzględną mięśnia
¨ Siła ta wyrażona w kg/cm2 wynosi np. u człowieka dla mięśnia żwacza — 10, dla mięśnia łydkowego — 5,9, dla mięśnia łydkowego żaby — 1,5, dla mięśni gładkich-1,0
¨ O wielkości siły ujawnianej przez mięsień decyduje również stopień jego rozciągnięcia.
¨ Optimum działania siły uzyskuje się przy rozciągnięciu wynoszącym 20% jego długości spoczynkowej, tj. długości występującej przy uwolnieniu mięśnia przynajmniej od jednego z przyczepów.
¨ Stopniowanie siły skurczu mięśniowego w całym organizmie odbywa się przy udziale dwóch mechanizmów.
o Pierwszy z nich polega na włączeniu w zależności od potrzeb różnej ilości jednostek motorycznych.
§ Jednostka taka składa się z neuronu ruchowego wraz ze wszystkimi włóknami mięśniowymi zaopatrywanymi przez odgałęzienia nerwowe, pochodzące od jego aksonu.
o Drugim mechanizmem determinującym siłę skurczu mięśniowego jest częstość impulsów wysyłanych przez motoneuron do podlegających mu włókien mięśniowych.
§ Badania wykazują, że 20—25 imp./s uruchamia 25—75% maksymalnej siły mięśniowej.
§ Z uruchomieniem ponad 75% tej siły wiąże się częstotliwość impulsów— 35—40/s.
PRACA
¨ Kurczący się mięsień wykonuje pracę, jeśli podnosi jakąś masę na określoną wysokość lub przesuwa ją na określoną odległość.
¨ Wielkość pracy wyrażamy w kilogramometrach, gramometrach lub gramomi-limetrach.
¨ Rozróżniamy dwa rodzaje pracy: dynamiczną i statyczną.
o przy pracy dynamicznej mięsień unosi określoną masę na określoną wysokość
o pracę statyczną wykonują mięśnie podczas skurczu izometrycznego.
§ Praca w tym przypadku zostaje wydatkowana na utrzymanie mięśni w stanie skurczu.
¨ Ilość wykonanej pracy zależy od 2 zasadniczych czynników:
o siły
o oraz drogi,
§ a więc od obciążenia i amplitudy skurczu mięśnia.
· Obciążenie decyduje o sile skurczu, natomiast amplituda zależy od rozciągnięcia mięśnia.
· Dla każdego mięśnia istnieje optymalne obciążenie, przy którym ilość wykonanej pracy jest największa.
· Zmniejszenie lub zwiększenie obciążenia poza optimum powoduje zmniejszenie ilości wykonanej pracy
WYDAJNOŚĆ MIĘŚNI
¨ jest to procent energii zamienianej podczas ich skurczów na pracę mechaniczną
¨ oblicza się porównując ilość energii zużytej na wykonanie określonej zewnętrznej pracy mechanicznej, z całkowitą ilością energii uwolnionej przez mięśnie.
¨ Ilość pierwszej energii jest stosunkowo niewielka w porównaniu z ilością drugiej, ponieważ większa część energii całkowitej zamieniana jest na ciepło.
¨ Szczególnie w czasie izometrycznych skurczów mięśni cała energia przekształcona zostaje na ciepło, ponieważ nie wykonują one w ogóle lub jedynie niewielką pracę zewnętrzną (praca zewnętrzna równa się siła x droga).
¨ Całkowita ilość energii jest sumą energii wykonanej pracy i wytworzonego ciepła.
¨ Przeciętna wydajność mięśni ssaków wynosi 20—30% i jest podobna do wydajności silnika spalinowego.
¨ Z całej więc rozchodowanej energii tylko 1/4 zamieniana jest na energię pracy, aż 3/4 zaś — na energię cieplną.
¨ Mięsień przekształcający energię chemiczną w energię pracy mechanicznej, nie może wykorzystywać dla swych potrzeb tej dużej ilości powstającego ciepła.
¨ Wykorzystywane ono jest natomiast do utrzymania stałej temperatury ciała, a mięśnie są największymi producentami ciepła w organizmie.
¨ Maksymalną wydajność osiągają mięśnie wtedy, gdy kurczą się z umiarkowaną szybkością.
¨ Zbyt wolne lub zbyt szybkie skurcze obniżają wydajność mięśni.
¨ W mięśniu żywym ciepło wytwarzane jest bez przerwy.
Czynnościowa adaptacja mięśni
Mięśnie czerwone
¨ zwane są powolnymi,
¨ przystosowane są do długotrwałych wolnych skurczów, które utrzymują postawę ciała.
¨ Typowym ich przykładem są mięśnie długie grzbietu.
Mięśnie białe
¨ nazywane szybkimi
¨ mają w jednostce ruchowej mniejszą ilość włókien mięśniowych niż mięśnie czerwone, wykonują też szybsze skurcze.
wymagania
uczeń:
¨ określa na czym polega siła , praca i wydajność mięśni
¨ podaje w jakich jednostkach mierzy się pracę, siłę i wydajność mięśni
¨ podaje od czego zależy siła, praca i wydajność mięśni, omawia zależności
¨ wymienia i wyjaśnia jakie rodzaje pracy wykonuje mięsień
¨ omawia przemiany energetyczne zachodzące w mięśniach
Nerulka