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肌肉收缩的形式与力学特征

时间:2014-04-21   来源:健美网  作者:www.muscles.com.cn

  2、影响肌肉机械功大小的因素

  (1)张力——肌肉张力的大小由肌肉收缩时的力学、解剖学和生理学等条件所决定

  A负荷是肌肉产生张力的基本力学条件。

  负荷可以是重量,也可以是它的惯性力或其它的力。肌肉工作时,随着负荷的增大,肌肉收缩产生的张力也增大。

  B 影响肌肉张力的解剖学因素,主要是肌肉的生理横断面的大小。

  肌肉生理横断面是肌肉所有肌纤维横断面积的总和,在其它条件相同下,肌肉生理横断面愈大,包含的肌纤维也愈多,它所产生的张力也愈大。肌肉张力与生理横断面的关系可以用绝对力量、比肌力和生理横面三者的关系来表示。一块肌肉在对抗它所能勉强移动的负荷下收缩,所产生的最大张力为绝对力量,肌肉每平方厘米生理横断面所发挥的最大力量,称比肌力,比肌力等于肌肉的绝对力量与生理横断面积的比值。据测定,人体肌肉的比肌力约4-10kg·cm-2,很显然,生理横断面积越大,肌肉的力量也越大。

  C 决定肌肉张力的生理条件可归结为神经肌肉兴奋和疲劳的程度,即神经系统的机能状态。

  大强度力量训练能提高肌肉的力量,在很大程度上是因为改善了神经系统对肌肉工作的调节能力。日本生理学家猪饲道夫曾报道,有训练的优秀运动员在最大用力时,神经系统可以动员90%肌纤维参加工作,而常人最大用力时只能动员60%的肌纤维参与工作。

  (2)肌肉的长度决定肌肉工作时能缩短的最大距离。

  构成肌纤维的基本功能单位是肌小节,每块肌肉中肌小节的长度相对是一样的,而肌肉长度大,表明串联着的肌小节数量多,肌肉收缩时,缩短的程度就大。有报道,肌纤维平行排列的肌肉,在其它条件相同时,其机械功的大小与肌肉长度成正相关,即肌肉越长,缩短的距离越大,肌肉作功能力就越大。

  如,小腿肌长做功多,运动选材重点

  (二)肌肉收缩的功率

  在以上讨论肌肉做功时,没有涉及做功所需要的时间。从肌肉工作能力来说,时间因素是极其重要的。如果两群肌肉做的功一样多,那么短时间完成这一功的肌肉,显然其能力较大。

  1、概念

  功率:物理学中把单位时间所作的功称为功率,即:

  P(功率)=W(功)/t(时间)

  由于W=F·S,上式可写成:

  P(功率)=F(力)·V(速度)

  在运动技术中,通常把力和速度的乘积称为爆发力,因此,功率又被称为肌肉收缩的爆发能力。

  2、应用:

  (1)在体育运动中,人体所能输出的功率或爆发力的大小是十分重要的。如短跑的起跑和疾跑,其加速度的大小取决于功率值的大小。起跳和投掷动作效果,同样也都取决于功率的大小。

  肌肉作等长收缩时功率等于零,在非等长收缩时,功率等于力与速度的乘积,其值可由肌肉收缩的张力-速度曲线(如图1-15)计算出来。由于肌肉工作时张力与速度呈反变关系,要满足肌肉收缩力和收缩速度同时都达到最大,从而获得最大功率,实际上是不可能的。

  (2)功率的最大值应出现在速度和张力的最佳值处。金子1970年的研究认为,这个最佳值,即力和速度的最佳匹配条件都大约为它们最高值的35%,此时,肌肉输出的功率或产生的爆发力最大。因此,在运动实践中,要发挥肌肉工作的最大输出功率或产生最大爆发力,肌肉作业的理想负荷应是中等负荷,并以尽可能快的速度进行收缩。

  (三)肌肉收缩的机械效率

  肌肉收缩时消耗的能量,被转变为功及热。在等长收缩时机械功等于零,因而,其化学反应能全部释放变成热。在作非等长收缩时,能量的一部分消耗于作功上,另一部分转变成热,所以,肌肉工作消耗的总能量是作功所消耗的能和所产生的热能的总和。

  1、肌肉工作的机械效率

  肌肉工作的机械效率(η)是完成的机械功(W)与消耗的总能量(E)的比率:

  η=W/E

  人的机械效率一般为25—30%。如熟练的步行为33%,而自由泳为1.5%(古林)。

  2、影响肌肉工作的机械效率的因素

  人的机械效率大小取决于肌肉活动时负荷和收缩速度。适宜的负荷和适宜收缩速度所实现的机械效率最高。而适宜负荷和适宜速度也不是固定不变的,它们取决于神经肌肉的机能状态。运动训练有助肌肉工作机械效率的提高。



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