Упругая деформация в силовых видах спорта

Автор: Андрей Антонов

Я думаю всем известно такое понятие, как энергия упругой деформации сухожилий. В ряде видов спорта спортсмены используют для достижения результата не только силу мышц, но и накопленную энергию эластичных элементов мышечного аппарата. С вопросом об использовании этой энергии в силовых видах спорта мы обратились к нашему постоянному консультанту, профессору Виктору Николаевичу Селуянову. К тому же Виктор Николаевич является одним из авторов замечательного учебника «Биомеханика двигательного аппарата человека», написанного им в соавторстве с В. М. Зациорским и А. С. Аруином. В этом учебнике есть целая глава, посвященная биомеханики сухожильно-связочного аппарата. К сожалению учебник вышел в печать в далеком 1981 году и больше не переиздавался, а в современных учебниках биомеханики этому вопросу не уделяется должного внимания.

Железный Мир: Здравствуйте Виктор Николаевич! Я думаю, что не все читатели знакомы с Вашим с соавторами учебником, поэтому начнем с самых азов. Расскажите,что скрывается за этим понятием упругая деформация мышц.

Виктор Селуянов: Упругость в биологических объектах связана с коллагеновыми образованиями. Они как правило представляют собой спираль, поэтому легко могут растягиваться и возвращаться в начальное состояние в пределах допустимой биологической нормы. Встречается короткодиапазонная упругость и длиннодиапазонная. Короткодиапазонная упругость — это упругость структурных элементов миофибриллы. Начнем с сактиномиозиновогомостика, состоящего из головки,тела и места крепления к миазиновомуфиламенту. Тело мостика – тончайшая ниточка представляет собой по сути пружинку. Физики специально изучали ее свойства и получили ее коэффициент упругости и другие характеристики. Но она очень мало растягивается, очень жесткая. Практического значения для выполнения упражнения не имеет. Но она необходима чтобы там, на микроуровне, выполнять движения и амортизировать всякие рассогласования в работе и несчастные случаи, которые там происходят. Так же упругостью обладают миозин, зет пластинка и титин. Титин тоже представляет из себя некоторую коллагеновую нить, которая может деформироваться. Сама зет пластинка может колебаться в ту или другую сторону. Но все это мелочи, на которые практикам не следует обращать внимание. Главная упругость, длиннодиапазонная, находится в сухожильной части. И если это сухожилие достаточно длинное, оно растягивается на 2-3 мм. Иногда на 5 мм. Коленный сустав только за счет длины сухожилия может изменять угол на 10-20 гр. Именно это и происходит, когда человек бежит. Он натыкается на опору, коленный сустав амортизирует и отдает энергию обратно. При этом мышцы практически не сокращаются. Происходит накопление и отдача энергии упругой деформации.

ЖМ: А разве при беге не более важно ахиллово сухожилие.

ВС: Я сейчас говорю только про коленное сухожилие. А в ахиллах происходит то же самое. Ахиллово сухожилие длиннее и там еще больше накапливается энергия упругой деформации (ЭУД). От длины сухожилий зависит эта величина ЭУД. Самое главное с какой амплитудой работает сухожилие. Человек, который использует ЭУД, то есть бежит, натыкается и потом подпрыгивает. Если при этом его мышца не сокращается, то молекулы АТФ практически не тратится, тратятся только на первый захват, а потом растягивается сухожилие, мышца остается в растянутом положении. Молекула АТФ не может истратится, когда мостик находится в растянутом положении. И в результате спортсмен начинает очень мало расходовать энергии во время движения. Движение происходит за счет накопления и отдачи ЭУД. Поэтому во всех видах спорта где начинают использовать ЭУД КПД резко возрастает. Дальше можно привести типы движений где считали КПД. Самый простой случай ходьба вверх и вниз по лестнице. Вверх КПД =20%. Когда вниз, то полагают это 1/3 от затрат, когда идешь вверх. Но если вычесть затраты на работу внутренних органов, то метаболические затраты практически равны нулю. Если потом разделить механическую работу по спусканию на энергию метаболическую, то КПД получается более 1000 %. Из животных самым экономичным считают кенгуру. У него очень длинные сухожилия и он совершает прыжки используя ЭУД. При весьма скудных величинах потребления кислорода он бежит со скоростью 60 км/ч.

ЖМ: Расскажите поподробнее как запускается механизм ЭУД.

ВС: Для начала нужно создать встречное движение, направленную в сторону противоположную от направления основного движения. В беге и прыжках это движение осуществляется под действием силы тяжести, в метании используется замах, который осуществляют мышцы антагонисты. А перед тем как запустить в движение в обратную сторону необходимо начать напрягать целевые мышцы. Когда они напрягаются в негативной фазе, начинают растягиваться упругие компоненты. Сила мышц увеличивается за счет рекрутирования новых ДЕ, негативное движение тормозится и следует позитивное движение, которое обеспечивается как мышцами, так и ЭУД растянутых сухожилий и поэтому имеет больший силовой показатель. Самый простой пример это разница между выпрыгиванием из статического полуприседа и выпрыгиваниемс использованием быстрого подседа. В одном эксперименте группа испытуемых (31 чел.) совершала однократные прыжки вверх с места на максимальную высоту с паузой и без паузы после приседания. Все испытуемые выполняли по 3 попытки каждого варианта без помощи маховых движений рук. В результате при выполнении без паузы результат был лучше на 8%.Чем больше вклад такой неметаболической энергии в общую величину энергии, обеспечивающей выполнение основного движения, тем меньше требуется метаболической энергии, тем более экономично выполняется это движение.

ЖМ: Чем сильнее растянуто сухожилие, тем больше будет ЭУД?

ВС: Да

ЖМ: Если марафонец бежит через пятку он в большей степени использует ЭУД ахиллового сухожилия, чем спринтер, который бежит на носках?

ВС: Наоборот. При беге с пятки ЭУД не накапливается в ахилловом сухожилии. Это для спринтера неправильно. Надо поставить стопу на носок. Тогда угол в голеностопном суставе начнет меняться при напряженной мышце. Ахилово сухожилие растянется и отдаст энергию при толчке. Поставил на пятку – ничего в гленостопном суставе не растягивается , внешние силы равны нолю.

На пятках бежать можно, но при этом ставятся совсем другие задачи. Марафон нельзя бежать на носках. За время прохождения дистанции марафона камбаловидная мышца в ноль разрушится. Поэтому марафонцы соревнуются два раза за сезон. Чтобы мышцы не разрушались, надо бежать с пятки, а под пяткой должна быть мягкая подошва.

ЖМ: Так ведь марафонки (специальная обувь марафонцев) имеют жесткую подошву.

ВС: Вот это плохо. Поэтому они и травмируются так сильно. После суточного марафона (примерно 260-280 км) мышцы болят, температура тела поднимается до 40оС. Выздоровление наступает через 10 дней.

ЖМ: А если подошва кроссовок из хорошего эластичного материала, пятка ведь тоже должна передавать ЭУД?

ВС: Да, если правильно сделать, она будет помогать.

ЖМ: Тартановое покрытие на легкоатлетической дорожке тоже должно значительно помогать?

ВС: Тартан помогает, поэтому результаты, показанные на нём выше, чем на другом покрытии, но при этом он создает частоту колебаний в сухожилиях. Ахиллово сухожилие начинает вибрировать, входит в резонанс. Поэтому от тартана у спортсменов возникают дикие сухожильные боли, тендовагинит. Когда переходят с естественного грунта на тартан это очень заметно. Ахиллы болят, крепления к костям болят.

ЖМ: А как ЭУД используется в метаниях?

ВС: В метании копья чтобы далеко метнуть надо создать натянутый лук. Грудь должна провалиться вперед, а плечо должно отстать. Для быстрого смещения груди вперед надо переднюю ногу поставить прямой на опору. Если нога сгибается, то результат ухудшается на десятки метров. Если одновременно грудь летит вперед, рука с напряженными мышцами отстает, то накапливается огромная энергия упругой деформации. Это и определяется как положение натянутого лука, после которого снаряд летит существенно быстрее.

ЖМ: Но копьеметатели уже бегут с оттянутой рукой назад.

ВС: Это делают спортсмены невысокого уровня. Мастера делают замах прямо перед броском.

ЖМ: Как долго сохраняется ЭУД?

ВС: Как только сила мышц исчезает энергия исчезает тоже. Если пик натяжения мышцы и сухожилия прошел, и ты провалился, натянутый лук не получится. Дальше мышца просто будет сокращаться без ЭУД и снаряд далеко не полетит. Вот десятиборцы метают на 50 метров. А Дайнис Кула, олимпийский чемпион 1980 г., за 90 м метал при собственном весе 85 кг. А у десятиборцев даже у 95- килограммовых красавцев копье не летит. Ноги ставят под себя, натянутого лука нет, только одна рука метает.

ЖМ: В вашей книге указано, что у ММВ ЭУД больше, чем у БМВ. С чем это связано?

ВС: Это ссылка на литературные источники. Эмпирический факт, по-моему, финских исследователей, который потом никак не подтвердился. На самом деле ЭУД зависит от максимальной силы мышцы.

ЖМ: Насколько важна ЭУД в легкоатлетических прыжках.

ВС: Это самое главное. Без этого никаких прыжков быть не может.

ЖМ: Когда я учился в МОГИФКе на кафедре легкой атлетики, нам говорили, что прыжок в высоту — это перевод горизонтальной скорости разбега в вертикальную скорость полета. И сила 4-главой бедра здесь не так важна. Важна правильная структура движения.

ВС: Чем сильнее мышца, тем больше она накапливает ЭУД. Если мышца сильная, она большую внешнюю силу начинает преодолевать, и больше накапливает ЭУД. Поэтому Валерий Брумель приседал со штангой 180 кг, выпрыгивал вверх на метр. Современные прыгуны прыгают вверх только на 70-80 см. Заметим, что не только благодаря торможению горизонтальная энергия накапливается в сухожилиях мышц толчковой ноги, но благодаря маховым движениям ноги и рук. Маховые движения усиливают нагрузку на мышцы и сухожилия, добавляют накопление ЭУД.

ЖМ: Зависит ли ЭУД от толщины сухожилия? В армрестлинге любят замерять ширину дистального сухожилия бицепса и судить по этому показателю об одарённости спортсмена.

ВС: От толщины сухожилия травматизм, наверно, будет несколько меньше, но гораздо важнее не толщина, а расстояние места крепления сухожилия от оси вращения сустава. Это действительно выявляет генетическую предрасположенность к армрестлингу.

ЖМ: Но по идее более толстое сухожилие может накопить большую ЭУД, если бороться «в раскачку».

ВС: Если бороться «в раскачку», то немного сможет, но не думаю, чтобы это было принципиально для достижения преимущества.

ЖМ: Можно ли использовать ЭУД в таких видах спорта как тяжелая атлетика или жим штанги лежа?

ВС: Штангисты успешно используют ЭУД самого снаряда. Раньше штанга больше гнулась и это использовали. Подседали, делали упор чтобы штанга прогнулась. А когда она шла к верху надо было вовремя под нее подсесть. А сейчас гриф штанги сделали более жестким. Теперь эта упругость есть, но штанга не так сильно изгибается. Этот механизм продолжают использовать, но вклад его в результат стал существенно меньше.

ЖМ: А в жиме лежа? Ведь если правила требуют паузу на груди, то ЭУД никак не используешь.

ВС: Пауза не позволяет использовать инерцию штанги для растяжения сухожилий и более активного начала подъема штанги. А при подъеме без паузы можно очень хорошо использовать ЭУД.

ЖМ: Используя отбив?

ВС: Не обязательно. Я сам выполнял как-то жим, правда на тренажере. Снять вес со стоек не мог сил не хватало. А когда просил, чтобы мне помогли поставить на вытянутые руки сам, опускал до такого же положения и поднимал. Если правила запрещают, отбив штанги от груди надо просто потренироваться включать ЭУД в нижних 10 см траектории движения, чтобы встретить напряжением мышц штангу как раз в момент касания груди. Первые 3-5 см снаряд идет за счет ЭУД, а дольше ты уже подключаешься.

ЖМ: Как-то вы говорили, что для того чтобы подтянуться 100 раз нужно увеличит силу настолько, чтобы собственный вес был 30% от ПМ.

ВС: Да, это так.

ЖМ: Но на соревнованиях по воркауту и кроссфиту, глядя на ребят, которые показывают подобные результаты совсем не верится, что у них такой силовой потенциал

ВС: Если бы были жесткие правила с остановкой движения в нижней части амплитуды, то так и было бы. Но они техничные ребята, и умело используют ЭУД. Специалисты кроссфитеры и раскачку туловища используют. Там главное руки не распрямлять до конца в локтевых суставах. Распрямил – активность мышц падает. А мышца должно быть активной, чтобы подхватить движение с помощью сухожилий.

ЖМ: То есть в нижней части движения подтягивания надо как-бы бросить себя в низ, чтобы подхватить практически перед сгибанием рук.

ВС: Да, за 10-15 см. до полного опускания надо начать включаться. Главное, чтобы судья не заметил. Если конечно это не запрещено правилами.

ЖМ: А при отжиманиях от пола?

ВС: То же самое. Спортсмены вообще не отжимаются, они просто летают там. Ну конечно определенный уровень развития силы должен быть. Такой чтобы, опускаясь накопить ровно столько ЭУД, чтобы она тебя выбрасывала на высоту, которая соответствует правилам соревнований.

ЖМ: Но это возможно наверно только при неглубоком отжимании?

ВС: Все рекорды, которые висят в сети так и устанавливаются. Руки до конца не выпрямляют и грудью на пол не опускаются.

ЖМ: Почемуне стоит выпрямлять руки? Наоборот, можно расслабить мышцы стоя на костях.

ВС: Нет. Тогда ты начнешь работать. А тут вся работа на ЭУД и мышцы включаются в очень короткий период. А так практически все время мышца расслаблена. Включается на очень короткий период. В момент накопления энергии включилась резко. А потом тебя по инерции несет кверху, а мышца расслабляется. Потом несет книзу, ты на короткое время включил мышцу, накопил энергию, опять выстрелил. То есть мышцы работают условно, говоря 0,1 сек в цикле.

ЖМ: Какой силовой вклад дает правильное использование ЭУД в результат.

ВС: Здесь важен не силовой вклад, а экономия. Так мышца работает 0,1 сек. А при строгом отжимании в 5 раз дольше, весь подъем. А может еще и всю негативную часть, если опускаться медленно. По усилию наоборот, движение взрывное и сила прилагается в 2 раза больше, чем при строгом отжимании. Продолжительность расслабления мышцы большая, кровоснабжение хорошее, поэтому затраты энергии малые , работа может выполняться за счет аэробного механизма энергообеспечения.

ЖМ: В учебнике вы писали что ЭУД подвержена тренировке

ВС: Это не я. Это А.С. Аруин. У меня таких данных нет.

ЖМ: Виктор Николаевич, как я понимаю критикуемый Вами ударный метод Верхошанского тоже был построен на ЭУД.

ВС: ЭУД там конечно присутствует, но сама идея метода была другая. Система построена на том чтобы напрягать мышцу как можно сильнее. У Ю.В. Верхошанского была такая мысль: чем сильнее мышца напрягается, тем больший ответ в гипертрофии мышц. Хорошо известно, что когда активная мышца растягивается, она создает усилие на 30-50% больше чем может сама создать. То есть грубо говоря при спрыгивании нагрузка будет не привычные 100 кг, а 150. Но сама идея была в корне неверная,потому что сила растет не от того что мышцу тянут, а от того что в мышечные волокна приходят анаболические гормоны.

ЖМ: Верхошанский определил оптимальную высоту тумбочки для спрыгивания 60 см..

ВС: Для квалифицированных прыгунов 1 метр. Оптимальная высота спрыгивания являеься той , после которой, если еще выше подняться, он уже не сможет отпрыгнуть и вновь запрыгнуть на тумбочку. Но я категорически против спрыгиваний, потому что это очень травматично для сухожилий.

Наоборот, когда мы прыгаем вверх, запрыгиваем на тумбочку, то при приземлении кинетическая энергия близка к нулю. Поэтому ударов нет, и мы не повреждаем сухожильный аппарат, а когда спрыгиваем, есть удар и мы сухожилия разрушаем.

ЖМ: Получается все упражнения с использованием ЭУД разрушают сухожильный аппарат.

ВС: Да в той или иной степени должны его повреждать. Использовать ЭУД на соревнованиях это правильное техническое выполнение упражнения, помогающее показать максимально возможный результат. Использование на тренировки — это вредительство.

ЖМ: Даже в таких упражнениях как отжимание от пола или подтягивание?

ВС: Нет. Здесь негативное воздействие крайне мало, и им можно пренебречь. Но на тренировке стоит задача создать в МВ условия для их дальнейшей гипертрофии. А выполняя упражнения с использованием ЭУД мы переносим нагрузку с мышц на сухожильный компонент. Поэтому при выполнении силовых упражнений движение лучше выполнять с умеренной скоростью в негативной фазе.