Об энергии упругой деформации мало кто пишет и мало кто знает. По сути, только Виктор Николаевич Селуянов разобрал эту тему в одной из лекций студентам института физкультуры.
Знание того, как работает энергия упругой деформации, даёт большое преимущество спортсмену, да и любому серьёзно занимающемуся физической культурой человеку. Итак, начнём.
Исторический аспект.
Развитие животного мира, в том числе и человека, на Земле претерпевало различные этапы. И вот одним из революционных этапов такого развития стало появление поперечно полосатых мышц. Вот что об этом написал Н.А. Бернштейн в своей работе "О ловкости и её развитии". "Основой события, предрешившей весь последовавший переворот, было возникновение поперечнополосатой мышцы – точнее говоря, поперечнополосатого мышечного волокна, еще точнее – микроскопически малой круглой пластиночки (величиной с красное кровяное тельце, т. е. меньше одной сотой миллиметра в поперечнике). Из огромного количества таких пластиночек, нанизанных одна за другой, как бусы на нитку, состоит каждое мышечное волокно; из многих тысяч параллельно идущих волокон составлена каждая мышца нашего скелетно-двигательного аппарата...
Поперечнополосатая мышца (несколько ниже мы увидим, чем объясняется такое ее название) полностью решила проблему быстроты и мощности – того, чего так жестоко не хватало древним мягкотелым всех видов. Мышца нового типа способна сокращаться с молниеносной быстротой (вспомним хотя бы движения крыльев мухи или комара, совершаемые с частотою нескольких сотен в секунду). При этом, сокращаясь, она легко развивает высокую мощность, в тысячи раз превосходящую, при том же весе, то, что в состоянии были давать древние мышечные клетки (так называемые гладкие мышцы)."
А ещё, у каждой такой мышцы появились сухожильные концы, с помощью которых эти мышцы крепятся к костям. Это касается всего животного мира, в том числе и человека. А ещё, эти сухожильные концы имеют интересное строение. Продолжу далее, теперь уже на примере человека.
И вот в те древние времена, когда люди стали ходить на двух ногах и выходить из лесов и сами леса стали исчезать, то возникла необходимость в умении бегать и уклоняться от внезапной опасности. И вот, когда, например, зверь на тебя нападает, то надо быстро реагировать на возникшую ситуацию. Для этого надо было поставить ногу на носок и с помощью рефлекса на растяжение мышцы сила отталкивания должна удвоиться-утроиться. Тогда можно быстро начать движение с места. Эта постановка ноги на носок и напряжение и растяжение её сухожилий, позволяет накопить, так называемую, энергию упругой деформации, которая, в дополнение, и увеличивает силу, а значит, и скорость отталкивания мышц. Т.е. сама мышца, посредством нервной системы начинает активней сокращаться. И вот в такой синергии (кооперации) совмещается энергия упругой деформации сухожилий, плюс, рефлекторно усиленная активность самих мышц.
Физиология процесса.
У мышц есть сухожильные концы или сухожилия. Эти сухожилия состоят из различных нитей, в том числе коллагеновых. Так вот, эти нити -это не просто нити, а спиральки, которые проявляют себе как пружинки. Это для сравнения с механикой. Так вот, когда сухожилие растягивается во время нагрузки, то эти пружинки тоже растягиваются, а потом, сжимаясь, отдают свою энергию в дополнении к энергии мышечного сокращения. Причем эта отдача в два раза, если не больше, мощнее. И самое главное. При этом не тратится биохимическая (метаболическая) энергия. Это очень важный момент. Сам процесс описывать не буду. Давайте просто примем это как научно доказанный факт. Теперь сравним использование метаболической энергии при использовании энергии упругой деформации и при работе мышц.
При работе мышц тратится энергия в виде молекул АТФ, которые потом должны быть восстановлены ресинтезом с помощью креатинфосфата и т.д. Это означает что тратится метаболическая энергия и в течение определённого времени появляется закисление, от которого мышцы перестают нормально работать. В случае же использования энергии сухожилий, происходит чисто механическая отдача энергии, без затрат молекул АТФ и никакого закисления мышц не происходит. Это явление назвали энергией упругой деформации.
Что это даёт при практическом применении.
Если использовать энергию упругой деформации то,
1. Результат - огромная экономия энергии, а значит возможность выполнения какой-либо работы с большей интенсивностью и более длительное время.
2. При использовании энергии упругой деформации отдача от растяжения и последующего сокращения сухожилий усиливается в два-три раза, что даёт огромную прибавку в работе мышц за счёт рефлекторного сокращения посредством работы нервной системы.
Простейший и наглядный пример использования энергии упругой деформации, это подъём и спуск по лестнице. Каждый знает, что подниматься вверх тяжело, а вот спускаться вниз очень и очень легко.
Почему? При подъёме по лестнице вверх, мышцы сокращаются и тратится метаболическая энергия. Когда же идёте вниз, то мышцы напряжены, но они не сокращаются, а давление идёт на сухожилия, которые мы напрягли, а потом ставим ногу на носок, в результате чего сухожилие растянулось и потом оно отдаёт накопленную энергию, но не метаболически, а механически, т.е. молекулы АТФ не тратятся. Получается, что когда мы идём по лестнице вверх, то КПД(коэффициент полезного действия) составляет 20%, а когда вниз - он практически равен бесконечности, хотя некоторые физиологи считают, что 70%. Но они, при подсчётах, не учли метаболические затраты на работы других органов и мышц тела, например, диафрагмы, сердца. Поэтому, если это посчитать, то КПД энергии упругой деформации может быть огромным.
На этом эффекте или явлении как раз строятся разные интересные возможности выполнения разных упражнений. Например. Отжимания по тысяче раз. Если кто-нибудь наблюдал такие отжимания, то видел, что движение рук почти нет. Т.е. человек напряг мышцы рук и не сгибает и разгибает мышцы, а использует как раз сухожилия для отжиманий от пола, т.е. энергию упругой деформации. Так как сухожилия могут растягиваться за счёт своих пружинок где-то на 5 миллиметров, то для конечностей, в нашем случае,расстояние движения между предплечьем и плечом составит 5-10 см или, если говорить с точки зрения геометрии, угол между предплечьем и плечом составит 10-15 градусов. А вот движение мышц при этом составляет около одного сантиметра. Причем, если расстояние (или угол) станет больше, то тогда энергия упругой деформации исчезает и мышцы начинают работать за счёт траты метаболической энергии. При отжиманиях от пола получается тогда так. Движение вниз - сухожилия растянулись, движение вверх - они отдали энергию, а мышцы остаются напряжёнными, но не сокращаются. Так можно продолжать очень долго, не тратя энергию молекул АТФ.
Важно. Для такого случая, надо иметь много окислительных мышечных волокон, и соответственно, тогда будет много сухожильных концов, за счёт которых будет накапливаться и использоваться энергия упругой деформации.
Теперь посмотрим, как можно использовать энергию упругой деформации, например, для бега. Опять же надо понимать, что использование энергии упругой деформации возможно только в беге на короткие и средние дистанции. Максимальная длина дистанции зависит от возможности бежать в правильной технике бега.
Только один момент. Это не относится к бегу трусцой и бегу на длинные дистанции. Там используется другая техника бега с пятки.
Какие правила бега?
1. Бежать надо на носках (точнее на передней части стопы).
2. Во время бега надо, как бы натыкаться на поставленную вперёд ногу. Нечто похоже на падение тела вперёд. Наткнулись на ногу, икроножные мышцы растянулись в сухожилиях. Коленки чуть согнулись, опять же за счёт растяжки сухожилий и потом идёт выпрямление, но выпрямление идёт не вверх, а вперёд-вверх по движению спортсмена. В этом случае используется энергия упругой деформации сухожилий икроножных мышц и сухожилий мышц передней поверхности бедра. Понятно, что выносить далеко ногу вперёд не надо. Экономия энергии огромная, что позволяет поддерживать один темп на протяжении всей дистанции бега.
Опять же повторюсь. Для такого бега надо иметь очень много окислительных мышечных волокон в тех мышцах, которые участвуют в беге. Причём, говоря окислительные МВ, я имею ввиду и гликолитические МВ, которые можно превратить в окислительные с помощью специальной методики упражнений.
Для боксёров, например, использование энергии упругой деформации очень поможет при передвижениях и ударах. Как я уже писал выше, будет существенная экономия сил плюс возрастёт сила удара.
И последний пример. Жим штанги лёжа. При опускании снаряда мышцы и сухожилия растягиваются. И потом, при обратном движении вверх, срабатывает и энергия упругой деформации и сами мышцы в синергии (совместно). Поэтому, можно слышать от опытных жимовиков - эмпириков, что при опускании штанги ты должен напрячь мышцы и почувствовать их растяжение, а при подъёме использовать это растягивание как пружину, чтобы начать движение вверх. По сути, они как раз говорят о процессе, который описан и разобран выше в этой статье.
Мои статьи по различным вопросам тренировок и здоровья можно найти здесь https://zen.yandex.ru/id/5d8f2057e6e8ef00b15b9dcb либо здесь ttps://vk.com/public202299788 либо здесь https://www.facebook.com/groups/582287459396397
Присоединяйтесь ко мне в телеграм https://t.me/Seluyanovtraining и в Whatsapp https://chat.whatsapp.com/BkR8QwhxTEEBYVT1aLi20G
Donation https://yoomoney.ru/to/41001612854243 или карта Мир 2202 2023 74521692
