Во многих тренажерных залах и фитнес-центрах стоят тренажеры, называемые гравитронами, предназначенные для проработки мышц спины, груди, трицепса и плеч. Казалось бы, слово иностранное и наверняка в английском языке есть слово gravitron. Слово есть, только никакого отношения к спортивным тренажерам не имеет, это аттракцион для ярмарок и карнавалов.
Слово гравитрон - чисто языковое образование русского языка, от слова гравитация (сила притяжения, от латинского gravis "тяжелый") с окончанием -трон (традиционное окончание названий некоторых электровакуумных приборов и других устройств, например имеющегося в каждой микроволновке магнетрона, хотя первоначально магнетрон был задуман как генератор колебаний для радиолокационных станций).
Назначение гравитрона
Гравитрон - тренажер для тех, кто не может ни разу подтянуться на перекладине или отжаться на брусьях (или выполнять упражнение, но недостаточное число раз, всего 3-4 раза, при норме ГТО для молодых мужчин на "золото" 13 раз).
Другое название гравитрона - "турник пресс-брусья", очень неудачное. Никакой спортсмен никогда не назовет перекладину турником, это что шахматисту назвать ферзя королевой, ладью турой, а слона офицером. Цитата из "12 стульев" Ильфа-Петрова: "Остап проанализировал положение, позорно назвал «ферзя» «королевой» и высокопарно поздравил брюнета с выигрышем".
Но давайте обстоятельно и по порядку. Гравитрон позволяет облегчить выполнение подтягивания на перекладине или отжимания на брусьях путем разгрузки, компенсации части своего веса. Так, при подтягивании на перекладине тренирующийся работает с нагрузкой, почти равной своему весу в одежде и в обуви (вес предплечий минусуется, поскольку эти части тела не поднимаются вместе с корпусом).
Принцип действия гравитрона
Облегчается выполнение упражнений путем воздействия противовеса определенного веса. Но вес противовеса вследствие действия силы тяжести направлен вниз, а компенсирующая сила должна быть направлена вверх, против направления веса тренирующегося.
Изменить направление действия силы может рычаг или блок. Ниже на рисунке гравитрон Powertec L-CDA+10.
Из рисунка все ясно - платформа, на которую становится (ногами или коленями, в зависимости от конструкции и выполняемого упражнения) тренирующийся, прикрепляется к одному концу рычага, а противовес в виде свободного веса - к другому. Свойства рычага известны уже свыше 2000 лет, древнегреческому ученому и изобретателю Архимеду принадлежит фраза "Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю".
Архимед говорил о неравноплечем рычаге, мы пользуемся неравноплечим рычагом в виде лома, используемым для передвижения тяжелых предметов.
Но на фото гравитрона Powertec L-CDA+10 явственно видно, что рычаг равноплечий - оба плеча рычага (от платформы до точки опоры - оси вращения - и от противовеса до точки опоры) равны, и компенсация веса тренирующегося равна весу противовеса.
Одноповторный максимум и рабочая нагрузка
Другими словами: начинающий сторонник здорового образа жизни не в состоянии подтянуться ни разу, его вес составляет 60 кг, мышц еще не наработал. Первое, что следует сделать перед тем, как приступить к тренировкам на любом силовом тренажере - определить, с какой нагрузкой упражнение выполняется всего 1 раз. Это т.н. одноповторный вес или одноповторный максимум - максимальный вес спортивного снаряда (или вес в спортивном тренажёре), который спортсмен может поднять в одном повторении с полной амплитудой движения для заданного упражнения в одном подходе (обозначается 1ПВ или 1-Rep, One Rep).
Существует еще понятие рабочего веса - это вес спортивного снаряда или нагрузка, с которым выполняется нужное число повторений, с правильной техникой выполнения, и мышечным отказом при последнем выполнении или возможностью выполнить максимум еще одно повторение (обозначается W). Между нагрузкой при выполнении упражнения и числом повторений существует связь. Чем меньше нагрузка, тем больше можно сделать повторений, и наоборот.
Для успешного прогресса (наращивания мышечной силы) рекомендуется работать с нагрузкой, с которой упражнение выполняется 5-15 раз, более точно это число определяется наследственностью, преобладанием в мышцах быстрых или медленных волокон.
Стандартом считается 8-12 повторений, среднее значение.
Один раз, перед началом работы на тренажере, следует устанавливать разный вес противовеса, и определить, сколько раз можно выполнить упражнение "до отказа" при данном весе, с достаточным восстановлением между подходами.
Далее построить график, на котором будет виден и одноповторный максимум, и нагрузка, при которой упражнение можно выполнить большое число раз, за пределами обычно применяющегося режима. Ниже пример для отжиманий на гравитроне, вес противовеса менялся от 20 кг (чему соответствовал одноповторный максимум) до 55 кг с шагом в 5 кг (вес одного пластинчатого груза в системе противовеса).
Смотрим по графику, какому весу противовеса соответствует число повторений 8 - это между 30 и 35 кг, ближе к 30 кг. С этой нагрузкой работаем до тех пор, пока не удастся выполнить упражнение 12 раз, и не случайно, а достаточно стабильно - за счет укрепившихся мышц.
Про необходимость хорошо питаться, с достаточным количеством калорий и белка в рационе, мы писали в статье Правильный расчет калорийности, количества белков, жиров и углеводов. Если "знатоки" начнут вас уверять, что белка для роста мышц надо больше, из расчета 2-3 г на каждый килограмм веса тренирующегося, не верьте. Вежливо улыбнитесь и отойдите в сторону, а если "совет" дает тренер, откажитесь от его услуг, обратившись к другому.
Как добиваться прогресса при выполнении упражнения
Итак, с гравитроном по рисунку выше все понятно - устанавливаем вес грузов противовеса, при котором упражнение выполняется 8 раз. Обычно для подтягиваний и отжиманий величина компенсации одна, но может быть и разной - работают разные мышцы, с разным уровнем развития.
Когда удастся выполнить упражнение 12 раз или больше, рекомендуется увеличить нагрузку на 5%, число возможных выполнений упражнения вновь упадет, и, как правило, до близкого к 8 (следует из установленных и многократно проверенных зависимостей между числом повторений с рабочим весом и одноповторным максимумом.
Ниже приведен соответствующий график, варианты зависимостей W/1ПВ по 5 распространенным формулам.
Из рисунка следует, что формулы существенно расходятся при числе повторений выше 15, в диапазоне повторений от 1 до 12 они дают примерно схожие результаты. Упражнение выполняется 8 раз при нагрузке порядка 80% от одноповторного максимума.
Как считается нагрузка на гравитроне?
Но как считать нагрузку на гравитроне? Здесь ведь все наоборот - чем больше вес противовеса, тем меньше нагрузка. На гравитроне Powertec L-CDA+10 нагрузка считается как (Вес тренирующегося - Вес противовеса). Например, если вес тренирующегося (в одежде и обуви) 60 кг, и противовес отсутствует, нагрузкой следует считать 60 кг, человек работает со своим весом (небольшая погрешность связана с весом предплечий). При противовесе в 20 кг нагрузка составляет 60-20=40 кг, подтягиваться и отжиматься становится значительно легче.
Возможна и полная компенсация своего веса с противовесом в 60 кг, подтягивание и отжимание не потребуют никаких усилий, человек становится "невесомым". Что удивительно, на ряде сайтов рекомендуется начинать тренировки с весом противовеса в 80% от своего веса. Быть таким "слабаком" можно только после длительной болезни, даже не тренирующийся человек как правило сильнее.
Более взвешенной является рекомендация выставлять вес противовеса в 1/3 своего веса. Но самый правильный метод описан выше - выставлять нагрузку, позволяющую выполнить упражнение 8 раз, что требует индивидуального подбора веса противовеса гравитрона.
Казалось бы, все сказано. О методике подтягиваний и отжиманий, и необходимой технике безопасности здесь сказано не будет, это не цель данной статьи - нужную информацию вы найдете в печатных публикациях, узнаете у тренера либо на надежных сайтах.
Такие разные гравитроны
Проблема в другом. Гравитроны бывают разных конструкций, и производители, исходя из соображений габаритов тренажера, потребных на изготовление материалов и стремления к унификации в пределах линейки тренажеров, выбирают разные решения.
Противовес обычно представляет собой систему пластинчатых грузов (весом одного груза в 4-5 кг, и общим весом 50-150 кг), необходимое количество которых выбирается втыканием в отверстие выбранного груза фиксатора выбранного веса (пина, стержня), после чего при выполнении упражнения как противовес работает выбранный груз и все расположенные выше.
Выше на рисунке пример системы противовесов гравитрона Panatta FitEvo 1FE121. Выдвижным пином 1 установлен вес противовеса 55 кг, что следует из надписи на грузе. При подтягивании или отжимании будут подниматься 14 верхних грузов, 3 нижних груза, не будучи подхвачены, останутся лежать на основании.
Но можно не вставлять пин ни в одно из отверстий, будет ли это отвечать "нулевой" разгрузке? Никоим образом. Ни производитель гравитрона, ни его владелец не заинтересованы в том, чтобы дорогое оборудование (в России стоимость распространенных моделей гравитронов составляет сотни тысяч рублей) использовалось в качестве простой перекладины или брусьев. В качестве примера, изображенный ниже турник-брусья DFC Power Tower G009B стόит на порядок меньше.
Чтобы избежать использования гравитрона не по назначению, в отверстие четвертого сверху груза вбит неизвлекаемый пин 2. Т.е. при не вставленном ни в одно из отверстий пине 1 верхние 4 груза "работают" как противовес. На пластинчатом грузе с неизвлекаемым пином 2 нет надписи с суммарным весом противовеса, но исходя из надписей на нижележащих пластинах 10, 15, 20 и т.д., этой пластине соответствует надпись 5, т.е. минимальный выбираемый вес противовеса на гравитроне данной модели равен 5 кг.
Чтобы установить на гравитроне нулевую разгрузку, пин пришлось бы вставить в третий сверху груз (в котором отверстия нет), и на основе наличия неизвлекаемого пина 2 выбор данного груза оказался бы бесполезным - производитель и владелец гравитрона в этом не заинтересованы.
Тогда возникает законный вопрос - если третий сверху груз обеспечивал бы нулевую разгрузку, какова функция вышележащих двух грузов? Очень простая - платформа и связанный с ней подвижный механизм гравитрона (это могут быть рычаги и подвижные блоки) имеют определенный вес, который "связан" с весом тренирующегося, и тренирующегося следует избавить от этого избыточного веса, компенсировав его противовесом. Этой цели и служат 2 верхних груза, исходя из расчетов конструкторов тренажера.
Не все сайты одинаково правдивы
А теперь к самому главному - цели написания данной статьи. В тренажерных залах неискушенные пользователи считают, что если установлен вес противовеса 30 кг, то именно на столько и компенсируется собственный вес. Это положение в принципе неверное, хотя подобное утверждается на множестве сайтов, вот достаточно распространенная цитата:
Вышеприведенный лайфхак может быть верным, но может быть и нет. Рассмотрим тренажер Bronze Gym BW-3009 (на рисунке снизу слева) и его кинематическую схему (на рисунке ниже справа).
Из схемы следует, что вес противовеса приложен к платформе в отношении 1:1, поскольку в схеме нет ни рычагов, ни подвижных блоков, лишь 7 неподвижных блоков, предназначенных для изменения направлений приложения силы, но не изменяющих величину силы (таков принцип работы неподвижного блока). В приложении к данному гравитрону и еще ряду моделей все сказанное в цитате справедливо - установив вес противовеса 50 кг, тренирующийся разгружается на 50 кг.
Но в общем случае утверждение ошибочно - соотношение между весом противовеса и компенсацией веса может быть любым. Ниже тренажер Panatta FitEvo 1FE121 (слева) и его кинематическая схема (справа).
Из кинематической схемы следует, что вес противовеса 1, через неподвижный блок 2, тянет вверх подвижный блок 3, закрепленный на рычаге 4. Это усилие прилагается к короткому плечу рычага, тренирующийся же становится коленями на платформу 5, прилагая свой вес к длинному плечу рычага.
На рисунке снизу приведен фрагмент фото гравитрона Panatta FitEvo 1FE121 (вид сзади), где хорошо видно его устройство. Короткое плечо рычага 4 и длинное плечо конструктивно разделены, что не мешает рассматривать рычаг как единый с коротким и длинным плечом, как на схеме.
Подвижный блок, как известно из школьного курса физики, способствует увеличению усилия в 2 раза, чем широко пользуются при проведении погрузочно-разгрузочных работ с использованием лишь своих усилий. Тем самым, к короткому плечу рычага прикладывается усилие, равное удвоенному весу противовеса. А затем, поскольку длина короткого плеча рычага равна 0,35 длины длинного рычага, это усилие умножается (в силу действия закона рычага) на 0,35, и составляет уже 2×0,35=0,70, или 70% веса противовеса.
Никакого соответствия веса противовеса и компенсации веса тренирующегося в отношении 1:1 нет. К сожалению, производитель этого в инструкции по эксплуатации гравитрона не указывает. Тренеры тренажерных залов обычно эту особенность гравитрона знают, как и особенность всех тренажеров со свободными весами, где все также определяется соотношением плеч рычагов.
Вес свободного груза - это просто какая-то условная величина, позволяющая отслеживать прогресс и планомерно изменять нагрузку. Переносимость результата с одного тренажера на другой иной модели отсутствует, вес груза придется подбирать вновь.
Тем самым, выставление на гравитроне неизвестной конструкции веса противовеса, равного своему весу, может не являться полной компенсацией веса.
Пруф всего сказанного выше - фотосвидетельство
В качестве пруфа ниже наглядное фото - противовес 30 кг уравновешивается на тренажере Panatta FitEvo 1FE121 грузом на платформе 21 кг (два свободных веса - блина - по 10 кг и гантель 1 кг). Соответственно человек весом 60 кг, выбрав вес противовеса 30 кг, работает с весом не 30 кг, а 60-21-39 кг.
Положение равновесия настоящее - стоит убрать гантель, и равновесие нарушится, платформа двинется вверх; при замене гантели 1 кг на гантель 2 кг платформа перевесит и двинется вниз.
Чем обусловлен вес одного груза в системе противовесов
Напоследок еще несколько замечаний по поводу целесообразности веса одного пластинчатого груза в 4 или 5 кг. В гравитронах "правильной" конструкции с соотношением веса противовеса к усилию компенсации 1:1 грузы обычно весом 4 кг, как в гравитроне Bronze Gym BW-3009. Шаг изменения компенсации также составляет 4 кг, или 5-5,5% при среднем весе тренирующегося 70-80 кг (хотя производитель заявляет максимальный вес пользователя 150 кг).
Смотрим выше график зависимостей W/1ПВ по 5 распространенным формулам. Из графика и соответствующих ему формул следует, что разница в нагрузке между выполнением упражнения 8 и 12 раз составляет от 4 до 16%. Разнобой определяется тем, что исследователи работали с разными контингентами тренирующихся, при выполнении различных упражнений с работой разных групп мышц, но самая осторожная оценка в 4% и определяет шаг компенсации в 5%, достаточно распространенная рекомендация.
И если при соотношении 1:1 вес одного груза составляет 4 кг, при компенсации 0,7:1 вес груза может быть увеличен до 5 кг (гравитрон Panatta FitEvo 1FE121), что дает шаг компенсации в 0,7×5=3,5 (кг), что даже меньше, чем 4 кг.
