3.1. Работа и мощность: как считать энергозатраты в тренировках
Работа (A) в биомеханике — это произведение силы (F) на путь (s), пройденный под действием этой силы:
A=F⋅s[Дж]
Мощность (P) — скорость выполнения работы:
P=tA=F⋅v[Вт],
где v — скорость движения, t — время.
Как это применяется в тренировках?
Расчёт работы в упражнениях:
- Приседания: A=m⋅g⋅h⋅n,
- где m — масса штанги (кг), g ≈ 9,8 м/с², h — глубина приседа (м), n — число повторений.
- Тяга штанги: аналогично, но h — высота подъёма от пола до колен.
- Бег: A=Fсопр⋅s, где Fсопр — сила сопротивления (ветер, уклон)
Мощность в взрывных упражнениях:
- Прыжки в высоту: P=tm⋅g⋅h, где t — время отталкивания (0,2–0,3 с).
- Метания: P=F⋅v, где v — скорость вылета снаряда
Энергозатраты (в ккал):
- 1 Дж ≈ 0,24 кал;
- Для перевода в ккал: ккал=4184A[Дж].
- Пример: 10 приседаний со штангой 80 кг на глубину 0,5 м:
- A=80⋅9,8⋅0,5⋅10=3920 Дж≈0,94 ккал(Примечание: это лишь механическая работа; общие энергозатраты выше из‑за КПД мышц ~20–25 %).
Практические выводы:
- Для роста мощности — взрывные упражнения (прыжки, рывки) с контролем времени.
- Для объёма работы — многоповторные сеты (12–15 повторений).
- КПД мышц зависит от техники: плавные движения снижают потери энергии.
3.2. Кинетические цепи: взаимодействие мышц, фасций, суставов
Кинетическая цепь — система звеньев (кости, суставы, мышцы, фасции), передающих усилие от одной части тела к другой.
Типы цепей:
Закрытая (дистальный сегмент фиксирован):
- Примеры: приседания, отжимания, жим ногами.
- Особенности:
- нагрузка распределяется на несколько суставов;
- высокая стабильность, низкий риск травм;
- активация постуральных мышц
Открытая (дистальный сегмент свободен):
- Примеры: разгибания ног в тренажёре, махи гантелями.
- Особенности:
- изолированная работа мышц;
- выше скорость движения;
- требует контроля равновесия.
Ключевые взаимодействия:
- Мышцы‑синергисты (например, квадрицепс + ягодичные в приседе) суммируют усилие.
- Мышцы‑антагонисты (бицепс /трицепс) стабилизируют сустав.
- Фасции (например, подошвенная фасция) передают натяжение между мышцами.
- Суставы работают как рычаги:
в традиционных упражнениях с переменной нагрузкой плечо силы зависит от угла в суставе (оптимум ~90°), трение снижается за счёт синовиальной жидкости.
Нарушение кинетической цепи → травмы:
- слабость ягодиц → перегрузка коленей в приседе;
- жёсткость икроножных мышц → нарушение амортизации при беге.
Практические рекомендации:
- Включайте упражнения на закрытые цепи для базовой силы.
- Добавляйте открытые цепи для изоляции слабых звеньев.
- Работайте с миофасциальными релизами (роллы, массаж) для улучшения передачи усилия.
3.3. Роль соединительной ткани: сухожилия, связки, фасции — адаптация к нагрузке
Соединительная ткань обеспечивает передачу силы от мышц к костям (сухожилия), стабильность суставов (связки), скольжение мышц (фасции).
Структура и функции:
Сухожилия:
- состоят из коллагена I типа (прочность на разрыв ~50 МПа);
- эластичны (удлинение до 10 % без повреждений);
- адаптируются к нагрузке через гипертрофию коллагена:
Связки
- содержат больше эластина (гибкость);
- предотвращают избыточные движения в суставах.
Фасции
- образуют «футляры» для мышц;
- участвуют в передаче усилия между мышцами (например, подошвенная фасция при беге).
Адаптация к нагрузке:
Острая (первые недели):
- увеличение гидратации (вода в матриксе);
- активация фибробластов
Долговременная (месяцы)
- синтез коллагена и эластина;
- утолщение сухожилий (до 20 % за 6 месяцев);
- улучшение упорядоченности волокон.
Факторы, ускоряющие адаптацию:
- эксцентричные упражнения (опускание веса);
- низкоинтенсивное длительное напряжение (йога, пилатес);
- витамин C (кофактор синтеза коллагена).
Риски:
- перегрузка → тендинопатия (воспаление сухожилия);
- резкое увеличение объёма → микроразрывы связок.
Практические советы:
- прогрессия нагрузки: +5–10 % в неделю;
- включение эксцентрических фаз (3–5 с опускание);
- растяжка после тренировки (улучшает эластичность фасций).
3.4. Энергетические субстраты: гликоген, жиры, кетоны — когда и как используются
1. Гликоген
- Где хранится: мышцы (300–600 г), печень (80–120 г).
- Когда используется:
- первые 10–30 мин любой нагрузки;
- высокоинтенсивные упражнения (> 75 % МПК);
- короткие сеты (3–8 повторений).
- Скорость ресинтеза: 5–7 г/ч при потреблении углеводов.
2. Жиры
Источники: триглицериды в мышцах, подкожный жир.
Когда используются:
- нагрузки низкой интенсивности (< 60 % МПК);
- длительные сессии (> 60 мин);
- голодание/низкоуглеводная диета
Энерговыход: 9 ккал/г (против 4 ккал/г у углеводов).
3. Кетоны
- Образуются: в печени при дефиците глюкозы (голодание, кето‑диета).
- Используются: мышцами и мозгом как альтернативный источник энергии.
- Преимущества: снижают окисление белков, экономят гликоген.
- Недостатки: возможны усталость и снижение силы в первые недели адаптации.
Переключение субстратов:
- Гликолиз → окисление жиров: через 20–40 мин умеренной нагрузки.
- Жиры → гликоген: при резком увеличении интенсивности (спринт).
- Кетоадаптация: требует 2–4 недели.
Практические выводы:
- Для силы/гипертрофии: углеводы до/после тренировки (50–100 г).
- Для выносливости: тренировка «на жирах» (утренние кардио натощак).
- Кето‑режим: подходит для ультрамарафонов, но не для пауэрлифтинга.