Основы эргометрии

Биомеханическая характеристика выносливости

Эргометрией - называется совокупность количественных методов измерения физической работоспособности человека.
Когда человек выполняет какое-либо достаточно длительное дви­гательное задание можно говорить о трех основными переменными:

1. Интенсивность выполняемого двигательного задания. Словами «интенсивность двигательного задания» обозначается одна из трех механических величин:

а) скорость спортсмена (например, в беге; единица измерения — м/с);
б) мощность (например, при педалировании на велоэргометре; единица измерения — ватты);
в) сила (например, при статическом удержании груза; единица измерения — ньютоны).

2. Объем выполненного двигательного задания. Этими словами обозна­чается одна из следующих трех механических величин:

а) пройденное рас­стояние (например, в беге; единица измерения—метры);
б) выполненная работа (в физическом смысле, например, при вращении педалей велоэргометра; единица измерения — джоули);
в) импульс силы(при статическом усилии; единица измерения—ньютон-секунды).

3. Время выполнения (единица измерения—секунды).

Показатели интенсивности, объема и времени выполнения двига­тельного задания называются эргометрическими показателями. Один из них всегда задается как параметр двигательного задания; два других — измеряются. Например, при беге на 5000 м дистанция задается заранее, а время бега и средняя скорость измеряются; при часовом беге задается время, а измеряются дистанция и скорость; при беге с заданной скоростью «до отказа» измеряются дистанция и время, скорость же определяется заранее и т. д.

В табл. 7 сведены воедино разные варианты измерения физической работоспособности человека.

Если величины времени, интенсивности и объема двигательных заданий соответствуют друг другу, то, как экспериментально пока­зано, при разных вариантах заданий получаются совпадающие ре­зультаты. Например, если спортсмены пробегают дистанцию 3 км за 12,0 мин (средняя скорость ~ 4,1 м/с), то при задании пробежать наибольшую дистанцию за 12 мин (так называемый тест Купера) они пробегут тоже 3 км, а если им предложить бежать с постоянной скоростью 4,1 м/с, то они будут в состоянии поддерживать ее в среднем лишь 12 мин,(это для них предельная длительность данного двигательного задания — t m; и пробегут за это время те же 3 км. Таким образом, конкретный вариант задания (что именно — дистанция, скорость или время — задается, а что измеряется) для эргометрических показателей не имеет значения. Поэтому результаты, полученные в заданиях одного типа (например, в беге с заданной скоростью), можно переносить на задания другого типа (например, бег на определенную дистанцию), если только задаваемые или регистрируемые значения времени, интенсивности и объема двигательных заданий совпадают. Это так называемое правило обратимости двига­тельных заданий.

Как уже говорилось, двигательные задания могут отличаться по задаваемым условиям (параметрам) выполнения. В видах спорта циклического характера параметром является длина дистанции (гораздо реже задается время работы — часовой бег, часовая езда на велосипеде и т. п.). В результате возникают три зависимости: дистанция — время, скорость — время и дистанция — скорость. Наиболее интересны две первые из них. Их можно проанализировать на примере мировых рекордов.

Во всех видах спорта циклического характера v широком диапазоне дистанций связь между длиной дистанции и рекордным временем (fc) прямолинейна (рис. 55). Как известно, уравнение прямой линии имеет вид:

D = а + b * t m (1),

где D — дистанция (м), t m — время, а и b — коэффициенты. На графике а равно величине отрезка, отсекаемого на оси ординат (т. е. ве­личине дистанции при t m =0), a b — тангенсу угла наклона «линии рекордов» к оси абсцисс. Чем большую работу выполнил спортсмен (например, чем большую дистанцию он преодолел), тем больше энергии он затратил. С точки зрения биомеханики (в частности, анализа затрат энергии) коэффициенты а и б в приведенном уравнении имеют четкий смысл:

а — величина дистанции, пройденная за счет запасов энергии, не восстанавливаемых по ходу выполнения двигательного задания;

b — максимальная скорость передвижения, которая может быть до­стигнута за счет энергии из источников, восстанавливаемых по ходу выполнения задания.

Из курсов биохимии и физиологии известно, что в организме человека есть два источника энергопродукции: анаэробный и аэробный. Наибольшая величина энергии, освобождаемой при мышечной работе, определяяется величинами:

а) максимального кислородного долга,

б) кислородной емкости, т. е. произведения времени работы (t m) на скорость потребления кислорода (л/мин).

Поскольку величины кислородного долга и текущего потребления кислорода характеризуют величину освобожденной энергии, можно за­писать:

Е = a 1 + b 1 * t m (2),

где Е — суммарная величина энергии, t m — предельная продолжитель­ность работы, а, — анаэробная энергопродукция (калории или джоули), b 1 —скорость аэробной энергопродукции (кал/мин или ватты).

Видно, что уравнение (2) совпадает с уравнением (1). На основе этого принято считать, что коэффициент а в уравнении (1) отражает «дистанцию анаэробных резервов», а коэффициент b — скорость, при которой имеет место максимальное потребление кислорода (критиче­скую скорость).

Значения дистанции анаэробных резервов и критической скорости в некоторых видах спорта циклического характера приведены в табл. 8.

Работа со скоростью ниже критиче­ской может продолжаться очень дол­го — часами. Превышение же этой ско­рости быстро приводит к снижению работоспособности.

Поскольку средняя скорость на определенной дистанции равна частно­му от деления длины дистанции (D) на время (tm), можно на основе урав­нения (1) записать:

V = D / t m = a / t m + b (3).

Из уравнения (3) видно, что увеличение t m приводит к снижению v (и наоборот, вспомните правило обратимости двигательных заданий). Анализ параметрической зависи­мости «скорость — время» подтверждает это (рис. 56).

Проведенный выше анализ и уравнения (1), (2) и (3) справедливы лишь в принципе, в своих основных чертах. В действительности эти зависимости усложняются рядом дополнительных факторов (напри­мер, возможностью локального утомления отдельных мышечных групп, замедленностью развертывания аэробных процессов в начале мышечной работы, неодинаковой экономичностью мышечной работы разной продолжительности).

Дата добавления: 2015-06-04