Die größte Leistungsfähigkeit einer Person überschreitet nicht. Energieverbrauch bei körperlicher Aktivität unterschiedlicher Intensität. Hören, Riechen, Tasten

Energetische und vegetative Bereitstellung von Muskelarbeit

Der Energieverbrauch während der Muskelaktivität kann ziemlich vollständig berücksichtigt und gemessen werden. Die Energiekosten hängen von der Intensität und dem Volumen der Last ab. Die Gesamtenergiekosten setzen sich zusammen aus den unabdingbaren Energiekosten zur Aufrechterhaltung der vitalen Aktivität des Organismus; Energiekosten, um die Kontraktion der Skelettmuskeln sicherzustellen, die die Arbeit verrichten; zusätzliche Energiekosten für eine verbesserte Arbeit des Herz-Kreislauf-, Atmungs- und anderer Systeme während der Muskelaktivität; konstante Energiekosten zur Aufrechterhaltung der Körperhaltung; steigende Energiekosten für die Normalisierung des inneren Körpermilieus, das sich unter dem Einfluss der Muskelbelastung verändert.

Nur in einigen Fällen ist es möglich, jede dieser Komponenten der Energiekosten zu quantifizieren. Die Hauptbedeutung von Änderungen in der Aktivität aller physiologischen Systeme während der Muskelarbeit besteht darin, das erforderliche Niveau der Energiekosten in jeder der aufgeführten Komponenten sicherzustellen.

Vegetative Systeme. Als vegetativ werden die physiologischen Systeme des Körpers bezeichnet, die sein normales Funktionieren im Ruhezustand und bei Muskelaktivität gewährleisten. Dazu gehören Atmung, Kreislauf, Verdauung, Ausscheidung und so weiter. Während der Muskelarbeit ändert sich die Aktivität aller vegetativen Systeme so, dass die besten Bedingungen für die Energieversorgung der arbeitenden Muskulatur geschaffen werden und die durch intensive Stoffwechselvorgänge verursachten negativen Veränderungen im Körperinneren minimiert werden in den Muskeln. Die Übereinstimmung der Aktivität vegetativer Systeme mit den Bedürfnissen des Körpers wird durch nervöse und humorale Regulation sichergestellt.

Arbeitsintensität W

Reis. 39. Alters- und Geschlechtsunterschiede in der Abhängigkeit der Herzfrequenz von der Belastungsstufe

Die Reaktion der autonomen Systeme auf die Belastung. Steigt die Belastung der Muskulatur allmählich an, d.h. Die Leistung der äußeren mechanischen Arbeit steigt, dann steigen Sauerstoffverbrauch, Blutflussgeschwindigkeit, Belüftung der Lunge usw. entsprechend an. Die meisten Indikatoren für die Aktivität der autonomen Systeme des Körpers hängen linear von der Belastungsleistung ab, d. H. Eine Leistungssteigerung um einen bestimmten Wert führt zu einer entsprechenden, immer gleichen Erhöhung von Indikatoren wie beispielsweise Sauerstoff Verbrauch, Pulsfrequenz usw. (Abb. 39) . Dies gilt jedoch nur, wenn solche Messungen während des Betriebs im stationären Zustand durchgeführt werden, d. h. nicht weniger als 2-3 Minuten nach dem Beginn der Belastung oder ihrer nächsten Erhöhung. Diese 2-3 Minuten sind notwendig, damit der Körper das Aktivitätsniveau der vegetativen Funktionen entsprechend der Energiereserven der Skelettmuskulatur regulieren kann.

Die lineare Beziehung zwischen der Größe der Belastung und der Leistung der physiologischen Systeme des Körpers ermöglicht es, die Intensität der Belastung anhand des Werts der Pulsfrequenz oder des Sauerstoffverbrauchs zu bewerten, wenn es sich um eine strenge Messung der Arbeitsleistung handelt unmöglich. Und umgekehrt ist es bei Kenntnis der Belastungsgröße möglich, das Aktivitätsniveau eines bestimmten physiologischen Systems vorherzusagen. Dies basiert insbesondere auf der Methodik zur Messung der "körperlichen Leistung bei einem Puls von 170 Schlägen / min" (abgekürzt - FR 170 oder PWC 170 - nach den Anfangsbuchstaben der englischen Wörter "physical", "work"). , "Fähigkeit"). Diese Technik ist wie folgt: Der Proband führt abwechselnd zwei Aufgaben mit unterschiedlicher Belastung aus und beide Male wird seine Pulsfrequenz im stationären Zustand gemessen, d.h. frühestens 3 Minuten nach Arbeitsbeginn. Die erhaltenen Werte werden in der Grafik mit Punkten markiert, und dann wird eine gerade Linie durch sie gezogen und der Schnittpunkt mit der geraden Linie, der das Niveau der Pulsfrequenz von 170 Schlägen / min widerspiegelt, gefunden. Nachdem die Senkrechte vom Schnittpunkt auf die Abszissenachse mit den darauf aufgebrachten Lastleistungswerten abgesenkt wurde (Abb. 40), erhält man das Ergebnis, ausgedrückt in Leistungseinheiten. Dies ist der Wert von PWC I 70 . Anstelle einer Grafik können Sie die Methode zur Berechnung von PWC I 70 nach einer Formel verwenden, die auf der Gleichung einer Geraden basiert. Gemäß den Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation wird der PWC I 70-Test oder sein Analogon (PWC I 50, PWC I 30 usw.) in allen Fällen durchgeführt, in denen es erforderlich ist, den körperlichen Zustand einer Person zu bestimmen und zu charakterisieren seine körperliche Gesundheit.

Reis. 40. Diagramm der grafischen Definition von PWC I 70

f 0 - Impuls beim ersten Laden; f n - Impuls bei der zweiten Last; Ö u N- Leistung der ersten und zweiten Last. Die Pfeile zeigen den Wert von PVC I 70 auf der Leistungsskala an

Für Kinder und Jugendliche im schulpflichtigen Alter kann die Definition von PWC170 etwas vereinfacht werden, da anstelle von zwei Belastungen nur eine eingestellt werden darf, die Pulsfrequenz jedoch zwingend 140 Schläge / min oder mehr erreichen muss. Dann kann der zweite Punkt in der Grafik den Wert des Ruhepulses markieren. Bei Vorschulkindern unter 6 Jahren ist eine korrekte Messung des PWC I 70 -Wertes unmöglich, da sie keinen stabilen Aktivitätszustand ihrer autonomen Funktionen aufrechterhalten können.

Messen PWC I 70 - einfach und effektive Methode Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Körpers bei Arbeiten in Zonen mittlerer und hoher Leistung, in denen die Haupttätigkeit des Körpers ausgeführt wird. Obwohl der gemessene Wert bei diesem Test die Pulsfrequenz ist, werden alle Komponenten des körpereigenen Sauerstofftransportsystems in Kombination bewertet. Abweichungen von der Norm in einem der wichtigsten Systeme – Blutkreislauf, Atmung, motorischer Apparat – machen sich sofort in deutlich niedrigeren PWC I 70 -Werten bemerkbar. Im Gegenteil, fast jede Art von Fitness führt zu einem signifikanten Anstieg von PWC I 70 .

Nichtlineare Abhängigkeiten. Die lineare Abhängigkeit der Aktivitätsindikatoren des vegetativen Systems des Körpers von der Leistung findet nur im Belastungsbereich statt, wo die Energiezufuhr in direktem Zusammenhang mit der Sauerstoffzufuhr zu den arbeitenden Muskeln steht, d.h. im "aeroben" Bereich (Zonen mittlerer und hoher Leistung). Liegt die gegebene Belastung im Bereich der submaximalen oder maximalen Leistung, so besteht kein linearer Zusammenhang zwischen der Ausführung physiologischer Funktionen und dem Belastungsniveau (Abb. 41). In den meisten Fällen wachsen die Leistungsindikatoren vegetativer Systeme, wenn die Lastleistung bis zu einer bestimmten Grenze ansteigt, wonach ihr Anstieg aufhört, und wenn die Leistung weiter zunimmt, können diese Indikatoren sogar abnehmen. Dieses Aktivitätsniveau der vegetativen Funktion, das mit intensivster Arbeit unter aeroben Bedingungen erreicht werden kann, wird als Maximum bezeichnet. Wenn die Funktion ihr maximales Niveau erreicht hat, kann eine weitere Erhöhung der Lastleistung nur zu einer Verringerung der Anzeige führen.

Reis. 41. Beispiele für nichtlineare Abhängigkeiten von Parametern des Energiestoffwechsels von der Kraft der Muskelarbeit

L a ist die Laktatkonzentration im Blut; Q o 2 - Sauerstoffverbrauchsrate

Einige Indikatoren für die Aktivität vegetativer Funktionen in lebendig Die Muskelaktivität kann ihr maximales Niveau nicht erreichen. Somit ist eine maximale Belüftung der Lunge nur mit der häufigsten und tiefsten willkürlichen Atmung möglich. Andere Funktionen wie Pulsfrequenz, volumetrischer Blutfluss und Sauerstoffverbrauch können nur unter Bedingungen muskulärer Aktivität ein Maximum erreichen. Die maximalen Werte von Herzfrequenz und Sauerstoffverbrauch werden in der Regel bei gleicher Belastung erreicht. Die Leistung einer solchen Last, bei der die Pulsfrequenz und der Sauerstoffverbrauch ein Maximum erreichen, wird als kritisch bezeichnet. Kritische Strombelastungen sind sehr mühsam und können nicht lange dauern (normalerweise nicht länger als 3-5 Minuten).

Aerobe Leistung und aerober Bereich. Der Wert des maximalen Sauerstoffverbrauchs (MOC) ist einer der Hauptindikatoren in der Physiologie der Muskelaktivität. Die physiologische Bedeutung des MHK-Werts ist, dass er die Gesamtkapazität aller Mechanismen des Sauerstofftransports widerspiegelt, vom Gastransport in der Lunge bis zum Transport von Elektronen in den Mitochondrien der Skelettmuskelfasern. Da gleichzeitig die Geschwindigkeit der Sauerstoffaufnahme proportional zur Arbeitsleistung ist, die dadurch verrichtet werden kann, wird der Wert des IPC auch als „aerobe Produktivität“ des Körpers bezeichnet.

Der Belastungsbereich von Ruhe bis zur kritischen Leistung, bei dem die MHK erreicht wird, wird als „aerober Bereich“ bezeichnet. Obwohl der Großteil des Energiebedarfs des Körpers während der Belastung im aeroben Bereich zwar durch den Einsatz von Sauerstoff gedeckt wird, sind zumindest während der Trainingszeit zwangsläufig auch anoxische (anaerobe) Quellen an der Energieversorgung der Muskelarbeit beteiligt.

Aufrechterhaltung der Homöostase während Muskeltraining. Veränderungen in der inneren Umgebung, die während der Muskelarbeit auftreten, erfordern Spannung in den Mechanismen der Homöostase. Da Stoffwechselvorgänge unter Belastung um ein Vielfaches beschleunigt werden, entstehen ebenso viele verschiedene Produkte, die dem Körper entzogen werden müssen, sowie Stoffwechselwasser. Gleichzeitig steigt die Körpertemperatur stark an, da die gesamte in den Zellen freigesetzte und nicht in mechanische Arbeit umgewandelte Energie in Wärme umgewandelt wird und diese Wärme den Körper erwärmt. Wenn man bedenkt, dass eine Person im MPC-Modus etwa 1200-1500 W Energie erzeugt und nur 1/5 davon in Form von mechanischer Arbeit realisiert wird, kann man sich vorstellen, wie schnell sich der Körper aufheizen würde, wenn die Thermoregulationssysteme nicht funktionieren würden .

Physiologische "Kosten" körperlicher Arbeit. Die körperliche Arbeit, die ein Mensch verrichtet, ist keineswegs identisch mit der mechanischen Arbeit, die mit ergometrischen Methoden bewertet wird. Weder die Intensität noch die Menge an äußerer mechanischer Arbeit, die ein Mensch alleine leisten kann, sagt nichts über den physiologischen „Preis“ aus, den der Körper bei körperlicher Aktivität zahlt. Unter den „physiologischen Kosten“ der Belastung verstehen wir die zusätzliche Arbeit, die die Körpersysteme (auch während der Erholungsphase) leisten müssen, um die Kosten für die Aufrechterhaltung der Homöostase zu kompensieren. Um dies zu beurteilen, können Sie einige Indikatoren für die Herzaktivität und den Sauerstoffverbrauch verwenden, die während der Arbeit und während der Erholungsphase aufgezeichnet wurden.

Altersstadien der Energiebildung der Muskeltätigkeit. Das erste Lebensjahr eines Kindes ist eine Zeit der schnellen Entwicklung der Muskelfunktion und natürlich ihrer Energie- und Eigenversorgung. Dieses Stadium dauert bis zum Alter von 3 Jahren an, danach werden die Umwandlungen in den Muskeln gehemmt, und das nächste Stadium beginnt zusammen mit einem halbhohen Sprung mit etwa 5 Jahren. Das wichtigste Ereignis dabei ist das Auftreten von Muskelfasertypen, die der Erwachsenenversion bereits nahe kommen, obwohl ihr Verhältnis noch „kindisch“ ist und die Funktionalität der vegetativen Systeme noch nicht groß genug ist. BEI Schulalter Das Kind durchläuft eine Reihe von Stadien, von denen nur das letzte das „erwachsene“ Niveau der Regulierung, Funktionalität und Energie der Skelettmuskulatur erreicht:

1. Stufe - Alter von 7 bis 9 Jahren - die Zeit der fortschreitenden Entwicklung aller Mechanismen der Energieversorgung mit dem Vorteil aerober Systeme;

2. Stufe - Alter 9-10 Jahre - die Periode des "Aufblühens" der aeroben Fähigkeiten, die Rolle der anaeroben Mechanismen ist gering;

3. Stadium - der Zeitraum von 10 bis 12-13 Jahren - keine Zunahme der aeroben Kapazität, eine mäßige Zunahme der anaeroben Kapazität, die Entwicklung von phosphagenischen und anaerob-glykolytischen Mechanismen verläuft synchron;

4. Stufe - Alter von 13 bis 14 Jahren - eine signifikante Steigerung der aeroben Kapazität, Hemmung der Entwicklung des anaerob-glykolytischen Mechanismus der Energieversorgung; der phosphagene Mechanismus entwickelt sich proportional zur Zunahme des Körpergewichts;

5. Stadium - Alter 14-15 Jahre - Beendigung der Zunahme der aeroben Kapazität, starke Zunahme der Kapazität des anaerob-glykolytischen Prozesses, Entwicklung des Phosphagenmechanismus, immer noch proportional zur Zunahme des Körpergewichts;

Stufe 6 - der Zeitraum von 15 bis 17 Jahren - aerobe Fähigkeiten wachsen proportional zum Körpergewicht, anaerob-glykolytische Fähigkeiten wachsen weiter schnell, die Entwicklung von phosphagenen Energieerzeugungsmechanismen wird erheblich beschleunigt, die Bildung der endgültigen Struktur der Energieversorgung von Die Muskelaktivität ist abgeschlossen.

Die Reifungsprozesse von Energie- und vegetativen Systemen werden stark beeinflusst von Pubertät, da Sexualhormone direkt die metabolischen Fähigkeiten der Skelettmuskulatur beeinflussen. Die aerobe Energiebereitstellung, die bereits vor der Pubertät ihren Höhepunkt erreicht, verschlechtert sich in den ersten Stadien sogar etwas, ab dem 14. Lebensjahr ist jedoch eine erneute Steigerung der Leistungsfähigkeit aerober Energieversorgungssysteme zu verzeichnen. Dies liegt insbesondere an den inneren Bedürfnissen der Muskulatur, die für die letzte Differenzierungsstufe starke oxidative Systeme benötigen. Die anaerobe Energiezufuhr wird bereits bei stark aktiviert Anfangsstadien Pubertät, dann (Stadium III) verlangsamt sich das Tempo der Verbesserung, und nach Erreichen des Stadiums IV der Pubertät (15-16 Jahre für Jungen, 13-14 Jahre für Mädchen) kommt es zu einem schnellen Anstieg der anaeroben Kapazität, insbesondere bei Jungen . Mädchen in dieser Zeit unterscheiden sich bereits sehr von Jungen in Bezug auf die Art und den Entwicklungsstand der Muskelenergie.

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Beständigkeit gegen stressige Situationen Trainings- und Wettkampfaktivitäten;

kinästhetische und visuelle Wahrnehmungen von motorischen Aktionen und Umfeld;

Fähigkeit zur mentalen Regulierung von Bewegungen, Gewährleistung einer effektiven Muskelkoordination;

die Fähigkeit, Informationen unter Zeitdruck wahrzunehmen, zu organisieren und „zu verarbeiten“;

die Fähigkeit, antizipative Reaktionen in den Strukturen des Gehirns zu bilden, Programme, die realen Handlungen vorausgehen.

Die Intensität der körperlichen Aktivität

Einfluss Übung auf eine Person ist mit einer Belastung ihres Körpers verbunden, die eine aktive Reaktion von Funktionssystemen verursacht. Um den Spannungsgrad dieser Systeme unter Belastung zu bestimmen, werden Intensitätsindikatoren verwendet, die die Reaktion des Körpers auf die geleistete Arbeit charakterisieren. Es gibt viele solcher Indikatoren: Änderung der motorischen Reaktionszeit, Atemfrequenz, Minutenvolumen des Sauerstoffverbrauchs usw. Der praktischste und aussagekräftigste Indikator für die Intensität der Belastung, insbesondere bei zyklischen Sportarten, ist die Herzfrequenz (HF). Einzelne Zonen die Intensität der Belastungen werden mit Fokus auf die Herzfrequenz bestimmt. Physiologen definieren vier Belastungsintensitätszonen entsprechend der Herzfrequenz: O, I, II, III. Auf Abb. 5.12 zeigt die Belastungsintensitätszonen bei gleichmäßiger Muskelarbeit.

Die Einteilung der Belastungen in Zonen basiert nicht nur auf Änderungen der Herzfrequenz, sondern auch auf Unterschieden in physiologischen und biochemischen Prozessen bei Belastungen unterschiedlicher Intensität.

Die Nullzone ist durch einen aeroben Prozess der Energieumwandlungen bei einer Herzfrequenz von bis zu 130 Schlägen pro Minute für Schüler gekennzeichnet. Bei einer solchen Intensität der Belastung entsteht keine Sauerstoffschuld, sodass der Trainingseffekt nur bei schlecht trainierten Trainierenden zu finden ist. Die Nullzone kann zum Aufwärmen verwendet werden, um den Körper auf eine Belastung mit höherer Intensität vorzubereiten, zur Erholung (bei wiederholten oder Intervalltrainingsmethoden) oder für Aktive Erholung. Nicht in dieser, sondern in der ersten Zone, die typisch für die Ausdauerentwicklung bei Anfängern ist, kommt es zu einer deutlichen Erhöhung des Sauerstoffverbrauchs und damit dem entsprechenden Trainingseffekt auf den Körper.

Die erste Trainingszone der Belastungsintensität (von 130 bis 150 Schläge/min) ist am typischsten für Anfängersportler, da die Leistungssteigerung und der Sauerstoffverbrauch (mit dem aeroben Prozess seines Stoffwechsels im Körper) bei ihnen ausgehend von einem Herzen auftritt 130 Schläge/Min. In diesem Zusammenhang wird dieser Meilenstein als Schwelle der Bereitschaft bezeichnet.

Bei der Entwicklung der allgemeinen Ausdauer zeichnet sich ein trainierter Sportler durch einen natürlichen „Einstieg“ in die zweite Zone der Belastungsintensität aus. In der zweiten Trainingszone (von 150 bis 180 Schlägen / min) werden anaerobe Mechanismen der Energiebereitstellung für die Muskelaktivität aktiviert. Es wird angenommen, dass 150 Schläge / min die Schwelle des anaeroben Stoffwechsels (ANOR) sind. Bei schlecht trainierten Trainierenden und Athleten mit niedriger Sportform kann ANAP jedoch auch bei einer Herzfrequenz von 130-140 Schlägen/min auftreten, während ANOT bei gut trainierten Athleten an die Grenze von 160-165 „zurückwandern“ kann Schläge / Min.

Im dritten Trainingsbereich (mehr als 180 Schläge/min) werden die anaeroben Evor dem Hintergrund einer erheblichen Sauerstoffschuld verbessert. Hier ist die Pulsfrequenz kein aussagekräftiger Indikator für die Belastungsdosierung, sondern Indikatoren für die biochemischen Reaktionen des Blutes und seine Zusammensetzung, insbesondere die Menge an Milchsäure, gewinnen an Gewicht. Die Ruhezeit des Herzmuskels nimmt bei einer Kontraktion von mehr als 180 Schlägen / min ab, was zu einem Abfall seiner Kontraktionsstärke führt (in Ruhe 0,25 s - Kontraktion, 0,75 s - Ruhe; bei 180 Schlägen / min - 0,22 s - Kontraktion, 0,08 s - Ruhe), steigt die Sauerstoffschuld stark an.

Der Körper passt sich im Laufe der wiederholten Trainingsarbeit an die hochintensive Arbeit an. Aber die meisten große Werte die maximale Sauerstoffschuld wird nur unter Wettkampfbedingungen erreicht. Um eine hohe Intensität der Trainingsbelastung zu erreichen, werden daher Methoden intensiver Situationen mit Wettbewerbscharakter eingesetzt.

Energieverbrauch bei körperlicher Aktivität

Je mehr Muskelarbeit, desto mehr steigt der Energieverbrauch. Das Verhältnis der für die Arbeit sinnvoll aufgewendeten Energie zur insgesamt aufgewendeten Energie wird als Leistungszahl (COP) bezeichnet. Es wird angenommen, dass die höchste Effizienz einer Person bei ihrer üblichen Arbeit 0,30 bis 0,35 nicht überschreitet. Folglich sind bei sparsamstem Energieverbrauch im Arbeitsprozess die Gesamtenergiekosten des Körpers mindestens dreimal höher als die Kosten der Arbeit. Häufiger liegt die Effizienz bei 0,20-0,25, da eine ungeschulte Person mehr Energie für die gleiche Arbeit aufwendet als eine geschulte. So wurde experimentell festgestellt, dass bei gleicher Bewegungsgeschwindigkeit der Unterschied im Energieverbrauch zwischen einem trainierten Sportler und einem Anfänger 25-30% erreichen kann.

Eine allgemeine Vorstellung vom Energieverbrauch (in kcal) während des Durchgangs verschiedener Entfernungen geben die folgenden Zahlen, die vom berühmten Sportphysiologen B.C. Farfel.

Leichtathletik Laufen, m Schwimmen, m

100 – 18 100 – 50

200 – 25 200 – 80

400 – 40 400 – 150

800 – 60 Langlauf, km

1500 – 100 10 – 550

3000 – 210 30 – 1800

5000 – 310 50 – 3600

10000 – 590 Radrennen, km

42195 – 2300 1 – 55

Eislaufen, m 10 - 300

500 – 35 20 – 500

1500 – 65 50 – 1100

5000 – 200 100 – 2300

G.V. Barchukova und S.D. Shprakh vergleicht die "Energiekosten" verschiedener Manifestationen von Sport- und Haushaltsatmungsaktivität (berechnet in kcal / min).

Motorische Aktivität kcal/Min

Skifahren 10.0-20.0

Geländelauf 10.6

Fußball. 8.8

Tennis 7.2-10.0

Tischtennis 6,6-10,0

Schwimmen (Brustschwimmen). . 5,0-11,0

Volleyball. 4,5-10,0

Gymnastik. 2,5-6,5

Moderne Tänze 4.7-6.6

Ein Auto fahren. 3,4-10,0

Fenster putzen 3.0-3.7

Gras mähen 1,0-7,5

An- und Ausziehen……….2.3-4.0,

Mit Fokus auf Kraft und Energieverbrauch wurden im Radsport relative Leistungszonen eingerichtet

Ein Vergleich der Erhöhung der Energiekosten mit einer Erhöhung der Arbeitsschwere zeigt, dass die aufgewendete Energiemenge abzüglich des Grundumsatzes immer größer ist als die „nützliche“ mechanische Arbeit, die ein Mensch verrichtet. Der Grund für diese Diskrepanz liegt vor allem darin, dass bei der Umwandlung der chemischen Energie von Nährstoffen in Arbeit ein erheblicher Teil der Energie in Form von Wärme verloren geht, ohne in mechanische Energie umgewandelt zu werden. Ein Teil der Energie wird für die Aufrechterhaltung statischer Spannungen aufgewendet, die bei der Berechnung der von einer Person geleisteten mechanischen Arbeit nur teilweise berücksichtigt werden. Jede menschliche Bewegung erfordert sowohl statische als auch dynamische Belastungen und das Verhältnis von beidem verschiedene Werke anders. So erfordert das Heben einer Last von 1 m Höhe auf 1,5 m Höhe mit geradem Körper weniger Energie als das Heben derselben Last von 0,5 m Höhe auf 1 m Höhe mit geneigtem Körper, da Letzteres in Schräglage zu halten, erfordert eine stärkere statische Anspannung der Rückenmuskulatur.

Ein gewisser Teil der dabei erzeugten Energie chemische Reaktionen, wird für die Überwindung des Bewegungswiderstands der antagonistischen, während der Bewegung gedehnten Muskeln und des elastischen Gewebes in den Gelenken, für die Überwindung des viskosen Widerstands der Muskelverformung und für die Überwindung der Trägheit der sich bewegenden Körperteile bei Änderungen der Bewegungsrichtung aufgewendet. Das Verhältnis der von einer Person verrichteten mechanischen Arbeit, ausgedrückt in Kalorien, zur aufgewendeten Energiemenge, ebenfalls in Kalorien, wird als Energieeffizienz bezeichnet.

Der Wert der Effizienz hängt von der Arbeitsweise, dem Tempo und dem Fitness- und Ermüdungszustand einer Person ab. Manchmal wird der Wert des Effizienzfaktors verwendet, um die Qualität von Arbeitsmethoden zu bewerten. So wurde bei der Untersuchung der Bewegungen von Metallfeilarbeiten festgestellt, dass für jeden Kilogramm-Kraft-Meter Arbeit 0,023 kcal aufgewendet werden, was einem Wirkungsgrad von 1/ = 10,2 entspricht
Diese relativ geringe Effizienz ist auf die erhebliche statische Arbeit beim Feilen zurückzuführen, die eine Anspannung der Rumpf- und Beinmuskulatur erfordert, um die Arbeitshaltung aufrechtzuerhalten. Bei anderen Arten von Arbeiten kann die Effizienz größer oder kleiner sein als der Wert, der für Metallfeilarbeiten gefunden wurde. Nachfolgend die Effizienzwerte für einige Jobs:
Gewichtheben ..........................8.4
Dateiarbeit .................................... 10.2
Vertikale Hebelbetätigung (drückend) 14.0
Griffdrehung ................20.0
Radfahren .....................30.0
Der höchste Wert, den die Leistungsfähigkeit des menschlichen Körpers erreichen kann, liegt bei 30 %. Dieser Wert wird bei gut beherrschter, vertrauter Arbeit unter Beteiligung der Bein- und Rumpfmuskulatur erreicht.

Der Wert der Arbeitseffizienz ermöglicht es Ihnen in einigen Fällen, rationellere Bedingungen für die Ausführung körperlicher Arbeit zu schaffen, insbesondere um die optimale Geschwindigkeit (Tempo), Belastung und Arbeitsproduktivität zu bestimmen. Meistens ist der Wert des Energieaufwands pro Produktionseinheit am kleinsten und der Kehrwert des Wirkungsgrades am größten bei mittleren Drehzahlen und Belastungen in der Mitte der Arbeitszeit, wenn es weiter zur Ermüdung kommt.

Die Veränderung der Effizienz im Einzelfall, insbesondere beim Vergleich homogener Arbeit, die sich nur in ihrer Ausführung unterscheidet, kann als eines der Kriterien für die Beurteilung der Rationalität bestimmter Arbeitsaspekte dienen. Allerdings hat dieses Kriterium für einen arbeitenden Menschen keineswegs die bestimmende und universelle Bedeutung, die es für die Beurteilung der Bedienung einer Maschine hat. Während bei einer Dampfmaschine nur äußere mechanische Arbeit der hauptsächliche nützliche Effekt von Energieumwandlungen ist und der Rest der dem Brennstoff entzogenen Energie zu Recht als nutzlos verloren gilt, geht der Teil der verbrauchten Energie nicht auf äußere mechanische Arbeit, sondern auf Energie steigern ist auch für den menschlichen Körper nützlich Zelllebensaktivität während der Arbeit und Wiederherstellung der vorübergehend abnehmenden Leistungsfähigkeit.

Ein genaueres und universelleres Kriterium für die physiologische Beurteilung der Rationalität spezifischer Arbeitsweisen und individueller Bewegungen ist die Dauer der Aufrechterhaltung eines hohen Leistungsniveaus, die sich in einer Steigerung der Arbeitsproduktivität manifestiert und in einer solchen Anpassung der physiologischen Funktionen, die dazu führt zur Weiterentwicklung der körperlichen und geistigen Fähigkeiten eines Menschen.

Es ist bekannt, dass je mehr Muskelarbeit, desto mehr der Energieverbrauch steigt. Unter Laborbedingungen wurde in Experimenten mit Arbeit auf einem Fahrradergometer mit genau definierter Muskelarbeit und genau gemessenem Tretwiderstand eine direkte (lineare) Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der in Kilogrammmeter oder Watt erfassten Arbeitsleistung festgestellt. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass nicht die gesamte Energie, die eine Person bei der Verrichtung mechanischer Arbeit aufwendet, direkt für diese Arbeit verwendet wird, da die meiste Energie in Form von Wärme verloren geht. Es ist bekannt, dass das Verhältnis der für die Arbeit sinnvoll aufgewendeten Energie zur gesamten aufgewendeten Energie als Leistungszahl (COP) bezeichnet wird.

Es wird angenommen, dass die höchste Effizienz einer Person bei ihrer üblichen Arbeit 0,30 bis 0,35 nicht überschreitet. Folglich sind bei sparsamstem Energieverbrauch im Arbeitsprozess die Gesamtenergiekosten des Körpers mindestens dreimal so hoch wie die Kosten der Arbeit. Häufiger liegt die Effizienz bei 0,20–0,25, da eine ungeschulte Person mehr Energie für die gleiche Arbeit aufwendet als eine geschulte. So wurde experimentell festgestellt, dass bei gleicher Bewegungsgeschwindigkeit der Unterschied im Energieverbrauch zwischen einem trainierten Sportler und einem Anfänger 25–30 % erreichen kann.

Mit Fokus auf Leistung und Energieverbrauch wurden vier Zonen der relativen Leistung im Radsport etabliert. Dies sind Zonen maximaler, submaximaler, hoher und mittlerer Leistung. Diese Zonen beinhalten die Unterteilung vieler verschiedener Entfernungen in vier Gruppen: kurz, mittel, lang und extra lang.

Was ist das Wesen der Einteilung körperlicher Übungen in Zonen relativer Kraft und wie hängt diese Gruppierung von Distanzen mit dem Energieverbrauch bei körperlicher Anstrengung unterschiedlicher Intensität zusammen?

Erstens hängt die Kraft der Arbeit direkt von ihrer Intensität ab. Zweitens haben die Freisetzung und der Verbrauch von Energie zur Überwindung von Entfernungen, die in verschiedenen Leistungszonen enthalten sind, signifikant unterschiedliche physiologische Eigenschaften.

ZonemaximalEnergie. Innerhalb seiner Grenzen können Arbeiten verrichtet werden, die extrem schnelle Bewegungen erfordern. Kein anderer Job setzt so viel Energie frei. Der Sauerstoffbedarf pro Zeiteinheit ist am größten, der Sauerstoffverbrauch des Körpers ist vernachlässigbar. Die Muskelarbeit wird fast ausschließlich durch den anoxischen (anaeroben) Stoffabbau verrichtet. Nahezu der gesamte Sauerstoffbedarf des Körpers wird nach der Arbeit gedeckt, d.h. der Bedarf während der Arbeit entspricht nahezu der Sauerstoffschuld. Die Atmung spielt keine Rolle: Während dieser 10–20 Sekunden, in denen gearbeitet wird, atmet der Athlet entweder nicht oder atmet mehrmals kurz. Doch nach dem Zieleinlauf intensiviert sich seine Atmung für längere Zeit: Zu diesem Zeitpunkt ist die Sauerstoffschuld abbezahlt. Aufgrund der kurzen Arbeitsdauer hat die Durchblutung keine Zeit, sich zu steigern, während die Herzfrequenz gegen Ende der Arbeit deutlich ansteigt. Das Minutenvolumen des Blutes nimmt jedoch nicht stark zu, da das systolische Volumen des Herzens keine Zeit zum Wachsen hat.

Zone submaximal Energie. In der Muskulatur finden nicht nur anaerobe Prozesse statt, sondern auch die Prozesse der aeroben Oxidation, deren Anteil gegen Ende der Arbeit durch eine allmähliche Steigerung der Durchblutung zunimmt. Auch die Atemintensität nimmt bis zum Ende der Arbeit ständig zu. Obwohl die Prozesse der aeroben Oxidation während der Arbeit zunehmen, hinken sie den Prozessen der sauerstofffreien Zersetzung hinterher. Die Sauerstoffverschuldung schreitet ständig voran. Die Sauerstoffschuld am Ende der Arbeit ist größer als bei maximaler Leistung. Es gibt große chemische Verschiebungen im Blut.

Am Ende der Arbeit in der Zone der submaximalen Kraft nehmen Atmung und Durchblutung stark zu, es kommt zu einer großen Sauerstoffverschuldung und ausgeprägten Verschiebungen des Säure-Basen- und Wasser-Salz-Gleichgewichts des Blutes. Es ist möglich, die Bluttemperatur um 1-2 Grad zu erhöhen, was den Zustand der Nervenzentren beeinflussen kann.

Zone groß Energie. Die Intensität von Atmung und Durchblutung hat Zeit, bereits in den ersten Minuten der Arbeit auf sehr große Werte anzusteigen, die bis zum Ende der Arbeit bestehen bleiben. Die Möglichkeiten der aeroben Oxidation sind höher, aber sie hinken den anaeroben Prozessen hinterher. Ein relativ hoher Sauerstoffverbrauch hinkt dem Sauerstoffbedarf des Körpers etwas hinterher, so dass es dennoch zu einer Anhäufung von Sauerstoffschulden kommt. Am Ende der Arbeit ist es signifikant. Veränderungen in der Chemie von Blut und Urin sind ebenfalls signifikant.

ZonemäßigEnergie. Das sind schon lange Wege. Arbeit mit mäßiger Leistung ist durch einen stationären Zustand gekennzeichnet, der mit einer Zunahme der Atmung und des Blutkreislaufs im Verhältnis zur Arbeitsintensität und dem Fehlen einer Ansammlung von anaeroben Zerfallsprodukten verbunden ist. Während vieler Arbeitsstunden kommt es zu einem erheblichen Gesamtenergieverbrauch, der die Kohlenhydratressourcen des Körpers reduziert.

Als Ergebnis wiederholter Belastungen einer bestimmten Kraft während der Trainingseinheiten passt sich der Körper aufgrund der Verbesserung physiologischer und biochemischer Prozesse, der Merkmale des Funktionierens von Körpersystemen, an die entsprechende Arbeit an. Die Effizienz steigt bei der Ausführung von Arbeiten mit einer bestimmten Kraft, die Fitness steigt, die sportlichen Ergebnisse wachsen.

Motorblock - ein Komplex, der ein Motoneuron und die von ihm innervierten Muskelfasern innerhalb eines bestimmten Muskels umfasst.

Muskelkraft gekennzeichnet durch die Größe der maximalen Spannung, die es bei Erregung entwickeln kann. Die maximale Spannung, die ein Muskel entwickeln kann, hängt von der Anzahl und Dicke der Fasern ab, aus denen er besteht. Sport führt zu einer Verdickung der Fasern (Arbeitshypertrophie), zu einer Steigerung der Muskelkraft.

Absolute Muskelkraft- Dies ist die Kraft pro 1 cm 2 des Querschnitts der Muskelfasern.

Gesamtenergieverbrauch (E) - die Summe des Verbrauchs für mechanische Arbeit (W) und Wärmeerzeugung (H)

Das Verhältnis der geleisteten Arbeit (in Kalorien) zum Gesamtenergieaufwand charakterisiert den mechanischen Wirkungsgrad der Arbeit, den sogenannten Leistungskoeffizient (COP) des Muskels

.

Die Effizienz eines menschlichen Muskels kann 25 % erreichen und hängt weitgehend von der Geschwindigkeit seiner Kontraktion ab. Die größte Außenarbeit und der höchste Wirkungsgrad sind bei mittleren Drehzahlen zu beobachten.. Eine Abnahme der Arbeitsproduktivität mit einer Zunahme der Mist mit einer Zunahme der inneren Reibung verbunden.

Wenn die Kontraktion zu langsam ist, nimmt die Effizienz ab, da ein Teil der Energie dazu verwendet wird, die Verkürzung des Muskels aufrechtzuerhalten.

Muskelarbeit und Kraft. Eine Methode zur Berechnung der von einem Muskel verrichteten Arbeit. Durchschnittliche Lastregel.

Da die Hauptaufgabe der Skelettmuskulatur darin besteht, Muskelarbeit zu leisten, werden in der experimentellen und klinischen Physiologie die Arbeitsmenge, die ein Muskel verrichtet, und die von ihm während der Arbeit entwickelte Kraft bewertet.

Nach den Gesetzen der Physik ist Arbeit die Energie, die aufgewendet wird, um einen Körper mit einer bestimmten Kraft über eine bestimmte Entfernung zu bewegen: A \u003d P * h. Wenn die Muskelkontraktion ohne Belastung (im isotonischen Modus) durchgeführt wird, ist die mechanische Arbeit null. Wenn bei maximaler Belastung keine Verkürzung des Muskels auftritt (isometrischer Modus), ist die Arbeit ebenfalls gleich Null. Dabei wird chemische Energie vollständig in thermische Energie umgewandelt.

Das Gesetz der durchschnittlichen Belastung - der Muskel kann maximale Arbeit mit Belastungen mittlerer Größenordnung leisten.

Bei der Kontraktion der Skelettmuskulatur unter natürlichen Bedingungen, hauptsächlich im Modus der isometrischen Kontraktion, beispielsweise bei fester Haltung, sprechen sie von statischer Arbeit, wenn sie Bewegungen ausführen - von dynamischer Arbeit.

Muskuläre (körperliche) Ermüdung, ihre physiologischen Mechanismen (für einen isolierten Muskel und im gesamten Organismus). Der Wert der Werke von I.M. Sechenov. Anpassungstrophische Rolle des sympathischen Nervensystems.

Infolge längerer Aktivität nimmt die Leistung der Skelettmuskulatur ab. Dieses Phänomen wird Ermüdung genannt. Gleichzeitig nimmt die Stärke der Kontraktionen ab, die Latenzzeit der Kontraktion und die Entspannungszeit nehmen zu.

Der statische Modus ist mühsamer als der dynamische Modus. Die Ermüdung eines isolierten Skelettmuskels ist in erster Linie darauf zurückzuführen, dass bei der Ausführung von Arbeit in Muskelfasern Produkte von Oxidationsprozessen sammeln sich an - Milchsäure und Brenztraubensäure, die die Möglichkeit der Erzeugung von PD verringern. Außerdem werden die Prozesse der Resynthese von ATP und Kreatinphosphat, die für die Energieversorgung der Muskelkontraktion notwendig sind, gestört. Unter natürlichen Bedingungen wird die Muskelermüdung bei statischer Arbeit hauptsächlich durch eine unzureichende regionale Durchblutung bestimmt. Wenn die Kontraktionskraft im isometrischen Modus mehr als 15 % des maximal möglichen beträgt, kommt es zu Sauerstoffmangel und die Muskelermüdung nimmt zunehmend zu.