La plus grande efficacité d'une personne ne dépasse pas. Consommation d'énergie lors d'une activité physique d'intensité différente. Ouïe, odorat, toucher

Apport énergétique et végétatif du travail musculaire

La dépense énergétique lors d'une activité musculaire peut être prise en compte et mesurée de manière assez complète. Les coûts énergétiques dépendent de l'intensité et du volume de la charge. Les dépenses énergétiques totales sont constituées des dépenses énergétiques indispensables au maintien de l'activité vitale de l'organisme ; les dépenses énergétiques pour assurer la contraction des muscles squelettiques qui effectuent le travail ; coûts énergétiques supplémentaires pour un travail accru des systèmes cardiovasculaire, respiratoire et autres pendant l'activité musculaire ; coûts énergétiques constants pour maintenir la posture; augmentation des coûts énergétiques pour la normalisation de l'environnement interne du corps, qui change sous l'influence de la charge musculaire.

Ce n'est que dans certains cas qu'il est possible de quantifier chacune de ces composantes des coûts énergétiques. La signification principale des changements dans l'activité de tous les systèmes physiologiques pendant le travail musculaire est d'assurer le niveau requis de coûts énergétiques dans chacun des composants énumérés.

systèmes végétatifs. Les systèmes physiologiques du corps qui assurent son fonctionnement normal dans des conditions de repos et d'activité musculaire sont appelés végétatifs. Ceux-ci incluent la respiration, la circulation, la digestion, l'excrétion, etc. Pendant le travail musculaire, l'activité de tous les systèmes végétatifs change de manière à créer les meilleures conditions pour fournir de l'énergie aux muscles qui travaillent, ainsi qu'à minimiser les changements négatifs dans l'environnement interne du corps qui se produisent en raison de processus métaboliques intenses. dans les muscles. La correspondance de l'activité des systèmes végétatifs aux besoins de l'organisme est assurée par la régulation nerveuse et humorale.

Intensité de travail, W

Riz. 39. Différences d'âge et de sexe dans la dépendance de la fréquence cardiaque au niveau de charge

La réponse des systèmes autonomes à la charge. Si la charge sur les muscles augmente progressivement, c'est-à-dire la puissance du travail mécanique externe augmente, puis la consommation d'oxygène, la vitesse du flux sanguin, la ventilation des poumons, etc. augmentent en conséquence. La plupart des indicateurs de l'activité des systèmes autonomes du corps dépendent linéairement de la puissance de charge, c'est-à-dire qu'une augmentation de la puissance d'une valeur spécifique entraîne une augmentation correspondante, toujours la même, d'indicateurs tels que, par exemple, l'oxygène consommation, pouls… (Fig. 39) . Cependant, cela n'est vrai que si de telles mesures sont effectuées pendant le fonctionnement en régime permanent, c'est-à-dire pas moins de 2 à 3 minutes après le début de la charge ou sa prochaine augmentation. Ces 2-3 minutes sont nécessaires à l'organisme pour réguler le niveau d'activité des fonctions végétatives en fonction de la réserve énergétique des muscles squelettiques.

La relation linéaire entre l'amplitude de la charge et les performances des systèmes physiologiques de l'organisme permet d'évaluer l'intensité de la charge par la valeur du pouls ou de la consommation d'oxygène, lorsqu'une mesure stricte de la puissance de travail est impossible. Et vice versa, connaissant l'ampleur de la charge, il est possible de prédire le niveau d'activité d'un système physiologique particulier. Celle-ci repose notamment sur la méthodologie de mesure des "performances physiques à une impulsion de 170 battements/min" (en abrégé - FR 170, ou PWC 170 - selon les premières lettres des mots anglais "physical", "work" , "aptitude"). Cette technique est la suivante : le sujet effectue alternativement deux tâches de charge différente et les deux fois son pouls est mesuré en régime permanent, c'est-à-dire au plus tôt 3 minutes après le début des travaux. Les valeurs obtenues sont marquées sur le graphique avec des points, puis une ligne droite est tracée à travers eux et le point de son intersection avec la ligne droite, reflétant le niveau du pouls de 170 battements / min, est trouvé. Après avoir abaissé la perpendiculaire du point d'intersection à l'axe des abscisses avec les valeurs de puissance de charge appliquées dessus (Fig. 40), le résultat est obtenu, exprimé en unités de puissance. Ce sera la valeur de PWC I 70 . Au lieu d'un graphique, vous pouvez utiliser la méthode de calcul PWC I 70 selon une formule basée sur l'équation d'une ligne droite. Selon les recommandations de l'Organisation mondiale de la santé, le test PWC I 70 ou son analogue (PWC I 50, PWC I 30, etc.) est réalisé dans tous les cas où il est nécessaire de déterminer la condition physique d'une personne et de caractériser sa santé physique.

Riz. 40. Schéma de la définition graphique de PWC I 70

F 0 - impulsion à la première charge ; F n - impulsion à la deuxième charge ; O tu N- puissance des première et seconde charges. Les flèches indiquent la valeur de PVC I 70 sur l'échelle de puissance

Pour les enfants et les adolescents d'âge scolaire, la définition de PWC170 peut être quelque peu simplifiée du fait qu'au lieu de deux charges, il est permis d'en définir une seule, mais il est impératif que le pouls atteigne 140 battements / min ou plus. Ensuite, le deuxième point sur le graphique peut marquer la valeur du pouls au repos. Chez les enfants d'âge préscolaire de moins de 6 ans, une mesure correcte de la valeur PWC I 70 est impossible, car ils ne peuvent pas maintenir un état d'activité stable de leurs fonctions autonomes.

Mesure PWC I 70 - simple et méthode efficaceévaluation des capacités fonctionnelles du corps lors du travail dans des zones de puissance modérée et élevée, dans lesquelles s'exerce l'activité principale du corps. Bien que la valeur mesurée dans ce test soit la fréquence du pouls, tous les composants du système de transport d'oxygène du corps sont évalués dans un complexe. Les écarts par rapport à la norme dans l'un des systèmes les plus importants - circulation sanguine, respiration, appareil moteur - apparaîtront immédiatement dans des valeurs PWC I 70 nettement inférieures. Au contraire, presque n'importe quel type de condition physique conduit à une augmentation significative de PWC I 70 .

Dépendances non linéaires. La dépendance linéaire des indicateurs d'activité des systèmes végétatifs du corps à la puissance n'a lieu que dans la gamme des charges, où l'apport d'énergie est directement lié à l'apport d'oxygène aux muscles qui travaillent, c'est-à-dire dans la gamme "aérobie" (zones de puissance modérée et élevée). Si la charge donnée se situe dans la zone de puissance sous-maximale ou maximale, il n'y a pas de relation linéaire entre la performance des fonctions physiologiques et le niveau de charge (Fig. 41). Dans la plupart des cas, les indicateurs de performance des systèmes végétatifs augmentent à mesure que la puissance de charge augmente jusqu'à une certaine limite, après quoi leur augmentation s'arrête, et si la puissance continue d'augmenter, ces indicateurs peuvent même diminuer. Ce niveau d'activité de la fonction végétative, qui peut être atteint avec le travail le plus intensif dans des conditions aérobies, est appelé le maximum. Si la fonction a atteint son niveau maximum, une nouvelle augmentation de la puissance de charge ne peut que conduire à une diminution de l'indicateur.

Riz. 41. Exemples de dépendances non linéaires des paramètres du métabolisme énergétique sur la puissance du travail musculaire

L a est la concentration de lactate dans le sang ; Q o 2 - taux de consommation d'oxygène

Quelques indicateurs de l'activité des fonctions végétatives dans vivo l'activité musculaire ne peut pas atteindre son niveau maximum. Ainsi, la ventilation maximale des poumons n'est possible qu'avec la respiration volontaire la plus fréquente et la plus profonde. D'autres fonctions, telles que le pouls, le débit sanguin volumétrique et la consommation d'oxygène, ne peuvent atteindre un maximum que dans des conditions d'activité musculaire. Les niveaux maximaux de fréquence cardiaque et de consommation d'oxygène sont généralement atteints à la même charge. La puissance d'une telle charge, à laquelle la fréquence du pouls et la consommation d'oxygène atteignent un niveau maximal, est appelée critique. Les charges électriques critiques sont très laborieuses et ne peuvent pas durer longtemps (généralement pas plus de 3 à 5 minutes).

Performance aérobie et plage aérobie. La valeur de la consommation maximale d'oxygène (MOC) est l'un des principaux indicateurs de la physiologie de l'activité musculaire. La signification physiologique de la valeur MIC est qu'elle reflète la capacité totale de tous les mécanismes de transport de l'oxygène, du transport des gaz dans les poumons au transport des électrons dans les mitochondries des fibres musculaires squelettiques. Dans le même temps, étant donné que le taux d'absorption d'oxygène est proportionnel à la puissance de travail qui peut être effectuée grâce à cela, la valeur de l'IPC est également appelée «productivité aérobie» du corps.

La plage de charge allant du repos à la puissance critique à laquelle la CMI est atteinte est appelée « plage aérobie ». Bien que la plupart des besoins énergétiques de l'organisme pendant l'exercice dans le domaine aérobie soient effectivement couverts par l'utilisation d'oxygène, les sources anoxiques (anaérobies) sont également nécessairement impliquées dans l'apport énergétique du travail musculaire, au moins pendant la période d'entraînement.

Maintenir l'homéostasie pendant l'exercice musculaire. Les modifications de l'environnement interne qui se produisent lors du travail musculaire nécessitent une tension dans les mécanismes d'homéostasie. Étant donné que les processus métaboliques sont accélérés plusieurs fois sous charge, le même nombre de fois plus de produits divers sont formés pour être éliminés du corps, ainsi que de l'eau métabolique. Dans le même temps, la température corporelle augmente fortement, car toute l'énergie libérée dans les cellules et non convertie en travail mécanique est convertie en chaleur, et cette chaleur chauffe le corps. Considérant qu'en mode MPC, une personne génère environ 1200-1500 W d'énergie, et seulement 1/5 de celle-ci est réalisée sous forme de travail mécanique, on peut imaginer à quelle vitesse le corps se réchaufferait si les systèmes de thermorégulation ne fonctionnaient pas .

"Coût" physiologique du travail physique. Le travail physique qu'une personne effectue n'est en aucun cas identique au travail mécanique qui est évalué à l'aide de méthodes ergométriques. Ni l'intensité ni la quantité de travail mécanique externe qu'une personne peut effectuer, par elle-même, ne disent rien sur le "prix" physiologique que le corps paie lors d'une activité physique. Par «coût physiologique» de la charge, nous entendons le travail supplémentaire que les systèmes corporels sont obligés d'effectuer (y compris pendant la période de récupération) pour compenser les coûts de maintien de l'homéostasie. Pour l'évaluer, vous pouvez utiliser certains indicateurs d'activité cardiaque et de consommation d'oxygène enregistrés pendant le travail et pendant la période de récupération.

Les stades d'âge de la formation de l'énergie de l'activité musculaire. La première année de la vie d'un enfant est une période de développement rapide de la fonction musculaire et, bien sûr, de son apport énergétique et autonome. Cette étape se poursuit jusqu'à l'âge de 3 ans, après quoi les transformations musculaires sont inhibées, et l'étape suivante débute avec un saut à mi-hauteur vers 5 ans. L'événement le plus important ici est l'apparition de types de fibres musculaires déjà proches de la version adulte, bien que leur rapport soit encore «enfantin» et que la fonctionnalité des systèmes végétatifs ne soit toujours pas assez grande. À âge scolaire l'enfant passe par un certain nombre d'étapes, seulement à la dernière d'entre elles atteignant le niveau «adulte» de régulation, de fonctionnalité et d'énergie des muscles squelettiques:

1er stade - âge de 7 à 9 ans - une période de développement progressif de tous les mécanismes d'approvisionnement énergétique avec l'avantage des systèmes aérobies;

2e stade - âge 9-10 ans - la période de «floraison» des capacités aérobies, le rôle des mécanismes anaérobies est faible;

3ème étape - une période de 10 à 12-13 ans - aucune augmentation de la capacité aérobie, une augmentation modérée de la capacité anaérobie, le développement des mécanismes phosphagéniques et anaérobie-glycolytiques se déroule de manière synchrone;

4ème stade - âge de 13 à 14 ans - augmentation significative de la capacité aérobie, inhibition du développement du mécanisme anaérobie-glycolytique de l'apport énergétique; le mécanisme phosphagénique se développe proportionnellement à l'augmentation du poids corporel ;

5ème étape - l'âge de 14-15 ans - la cessation de l'augmentation de la capacité aérobie, une forte augmentation de la capacité du processus anaérobie-glycolytique, le développement du mécanisme phosphagénique, comme auparavant, proportionnellement à l'augmentation du corps lester;

Stade 6 - la période de 15 à 17 ans - les capacités aérobies augmentent proportionnellement au poids corporel, les capacités anaérobies-glycolytiques continuent de croître rapidement, le développement des mécanismes de production d'énergie phosphagénique est considérablement accéléré, la formation de la structure définitive de l'approvisionnement énergétique de l'activité musculaire est terminée.

Les processus de maturation des systèmes énergétiques et végétatifs sont fortement influencés par la puberté, puisque les hormones sexuelles affectent directement les capacités métaboliques des muscles squelettiques. L'approvisionnement en énergie aérobie, qui atteint son apogée avant même le début de la puberté, s'aggrave même quelque peu dans ses premiers stades, mais à l'âge de 14 ans, on note une nouvelle augmentation des possibilités des systèmes d'approvisionnement en énergie aérobie. Cela est dû, notamment, aux besoins internes des muscles, qui nécessitent de puissants systèmes oxydatifs pour la dernière étape de différenciation. L'approvisionnement en énergie anaérobie est fortement activé déjà à étapes initiales puberté, puis (stade III) le rythme de son amélioration ralentit, et après avoir atteint le stade IV de la puberté (15-16 ans pour les garçons, 13-14 ans pour les filles), il y a une augmentation rapide de la capacité anaérobie, surtout chez les garçons . Les filles de cette période sont déjà très différentes des garçons en termes de nature et de niveau de développement de l'énergie musculaire.

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résistance à des situations stressantes activités d'entraînement et de compétition;

perceptions kinesthésiques et visuelles des actions motrices et environnement;

capacité de régulation mentale des mouvements, assurant une coordination musculaire efficace;

la capacité de percevoir, d'organiser et de "traiter l'information sous la pression du temps ;

la capacité de former des réactions d'anticipation dans les structures du cerveau, des programmes qui précèdent l'action réelle.

L'intensité de l'activité physique

Impact exercer sur une personne est associée à une charge sur son corps, provoquant une réaction active des systèmes fonctionnels. Pour déterminer le degré de tension de ces systèmes sous charge, des indicateurs d'intensité sont utilisés qui caractérisent la réaction du corps au travail effectué. Il existe de nombreux indicateurs de ce type: modification du temps de réaction motrice, de la fréquence respiratoire, du volume minute de consommation d'oxygène, etc. Pendant ce temps, l'indicateur le plus pratique et le plus informatif de l'intensité de la charge, en particulier dans les sports cycliques, est la fréquence cardiaque (FC). Zones individuelles l'intensité des charges est déterminée en mettant l'accent sur la fréquence cardiaque. Les physiologistes définissent quatre zones d'intensité des charges en fonction de la fréquence cardiaque : O, I, II, III. Sur la fig. 5.12 montre les zones d'intensité des charges avec un travail musculaire uniforme.

La division des charges en zones est basée non seulement sur les changements de fréquence cardiaque, mais également sur les différences de processus physiologiques et biochimiques lors de charges d'intensité différente.

La zone zéro est caractérisée par un processus aérobie de transformations énergétiques à une fréquence cardiaque allant jusqu'à 130 battements par minute pour les élèves. Avec une telle intensité de la charge, il n'y a pas de dette d'oxygène, donc l'effet d'entraînement ne peut se retrouver que chez des stagiaires peu entraînés. La zone zéro peut être utilisée à des fins d'échauffement pour préparer le corps à une charge d'intensité plus élevée, pour la récupération (avec des méthodes d'entraînement répétées ou par intervalles) ou pour repos actif. Une augmentation significative de la consommation d'oxygène et, par conséquent, de l'effet d'entraînement correspondant sur le corps, ne se produit pas dans cette zone, mais dans la première zone, typique du développement de l'endurance chez les débutants.

La première zone d'entraînement d'intensité de charge (de 130 à 150 battements/min) est la plus typique pour les athlètes débutants, car l'augmentation des performances et de la consommation d'oxygène (avec le processus aérobie de son métabolisme dans le corps) se produit en eux à partir d'un cœur cadence de 130 battements/min. À cet égard, cette étape est appelée le seuil de préparation.

Lors du développement de l'endurance générale, un athlète entraîné se caractérise par une «entrée» naturelle dans la deuxième zone d'intensité de charge. Dans la deuxième zone d'entraînement (de 150 à 180 battements / min), les mécanismes anaérobies d'apport d'énergie pour l'activité musculaire sont activés. On pense que 150 battements / min est le seuil du métabolisme anaérobie (ANOR). Cependant, chez les apprentis mal entraînés et les athlètes ayant une forme sportive faible, l'ANAP peut également survenir à une fréquence cardiaque de 130-140 battements / min, tandis que chez les athlètes bien entraînés, l'ANOT peut "revenir" à la frontière de 160-165 battements/min.

Dans la troisième zone d'entraînement (plus de 180 battements/min), les mécanismes d'apport d'énergie anaérobie sont améliorés dans un contexte de dette en oxygène importante. Ici, le pouls cesse d'être un indicateur informatif du dosage de la charge, mais les indicateurs des réactions biochimiques du sang et de sa composition, en particulier la quantité d'acide lactique, prennent du poids. Le temps de repos du muscle cardiaque diminue avec une contraction de plus de 180 battements/min, ce qui entraîne une baisse de sa force contractile (au repos 0,25 s - contraction, 0,75 s - repos ; à 180 battements/min - 0,22 s - contraction, 0,08 s - repos), la dette en oxygène augmente fortement.

Le corps s'adapte à un travail de grande intensité lors de travaux d'entraînement répétés. Mais le plus grandes valeurs la dette maximale en oxygène n'est atteinte qu'en conditions de compétition. Par conséquent, afin d'atteindre un niveau élevé d'intensité des charges d'entraînement, des méthodes de situations intenses de nature compétitive sont utilisées.

Consommation d'énergie pendant l'activité physique

Plus le travail musculaire est important, plus la consommation d'énergie augmente. Le rapport entre l'énergie utilement dépensée pour le travail et l'énergie totale dépensée est appelé coefficient de performance (COP). On pense que l'efficacité la plus élevée d'une personne avec son travail habituel ne dépasse pas 0,30-0,35. Par conséquent, avec la consommation d'énergie la plus économique dans le processus de travail, les coûts énergétiques totaux du corps sont au moins 3 fois plus élevés que les coûts de travail. Le plus souvent, l'efficacité est de 0,20 à 0,25, car une personne non formée dépense plus d'énergie pour le même travail qu'une personne formée. Ainsi, il a été expérimentalement établi qu'à vitesse de déplacement identique, la différence de consommation d'énergie entre un sportif entraîné et un débutant peut atteindre 25-30 %.

Une idée générale de la consommation énergétique (en kcal) lors du passage des différentes distances est donnée par les chiffres suivants, déterminés par le célèbre physiologiste du sport B.C. Farfel.

Athlétisme, m Natation, m

100 – 18 100 – 50

200 – 25 200 – 80

400 – 40 400 – 150

800 – 60 Ski de fond, km

1500 – 100 10 – 550

3000 – 210 30 – 1800

5000 – 310 50 – 3600

10000 – 590 Courses cyclistes, km

42195 – 2300 1 – 55

Patinage, m 10 - 300

500 – 35 20 – 500

1500 – 65 50 – 1100

5000 – 200 100 – 2300

GV Barchukova et S.D. Shprakh compare le "coût" énergétique de diverses manifestations de l'activité respiratoire sportive et domestique (calculé en kcal / min).

Activité motrice kcal/min

Ski 10.0-20.0

Course de fond 10.6

Football. 8.8

Tennis 7.2-10.0

Tennis de table 6.6-10.0

Natation (brasse). . 5.0-11.0

Volley-ball. 4.5-10.0

Gymnastique. 2.5-6.5

Danses modernes 4.7-6.6

Conduire une voiture. 3.4-10.0

Laver les vitres 3.0-3.7

Tonte de gazon 1.0-7.5

Habillage et déshabillage……….2.3-4.0,

En mettant l'accent sur la puissance et la dépense énergétique, des zones de puissance relative ont été établies dans les sports cycliques

La comparaison de l'augmentation des coûts énergétiques avec l'augmentation de la pénibilité du travail montre que la quantité d'énergie dépensée moins le métabolisme de base est toujours supérieure au travail mécanique « utile » effectué par une personne. La raison de cet écart réside principalement dans le fait que lorsque l'énergie chimique des nutriments est convertie en travail, une partie importante de l'énergie est perdue sous forme de chaleur sans être convertie en énergie mécanique. Une partie de l'énergie est dépensée pour maintenir les contraintes statiques, qui ne sont que partiellement prises en compte lors du calcul du travail mécanique effectué par une personne. Chaque mouvement humain nécessite à la fois des contraintes statiques et dynamiques, et le rapport des deux à travaux divers différent. Ainsi, soulever une charge d'une hauteur de 1 m à une hauteur de 1,5 m avec un corps redressé nécessite moins d'énergie que de soulever la même charge d'une hauteur de 0,5 m à une hauteur de 1 m avec une position inclinée du corps, puisque le maintien de ce dernier dans un état incliné nécessite une tension statique plus importante des muscles du dos.

Une certaine partie de l'énergie générée pendant réactions chimiques, est consacré à surmonter la résistance au mouvement des muscles antagonistes étirés pendant le mouvement et des tissus élastiques dans les articulations, à surmonter la résistance visqueuse de la déformation musculaire et à surmonter l'inertie des parties mobiles du corps avec des changements dans la direction du mouvement. Le rapport entre la quantité de travail mécanique effectuée par une personne, exprimée en calories, et la quantité d'énergie dépensée, également en calories, est appelé efficacité énergétique.

La valeur de l'efficacité dépend du mode de travail, de son rythme et de l'état de forme physique et de fatigue d'une personne. Parfois, la valeur du facteur d'efficacité est utilisée pour évaluer la qualité des méthodes de travail. Ainsi, lors de l'étude des mouvements de la limaille, il a été constaté que 0,023 kcal est dépensée pour chaque kilogramme-force-mètre de travail, ce qui correspond à un facteur d'efficacité 1/ = 10,2
Cette efficacité relativement faible est due au travail statique important lors du limage, qui nécessite une tension des muscles du tronc et des jambes pour maintenir la posture de travail. Pour d'autres types de travaux, l'efficacité peut être supérieure ou inférieure à la valeur trouvée pour le limage des métaux. Vous trouverez ci-dessous les valeurs d'efficacité pour certains travaux :
Haltérophilie .......................8.4
Travail de fichier .................................. 10.2
Commande verticale du levier (poussée) 14,0
Rotation de la poignée ................20,0
Cyclisme .......................30.0
La valeur la plus élevée que l'efficacité du corps humain puisse atteindre est de 30 %. Cette valeur est atteinte lors de l'exécution d'un travail bien maîtrisé et familier avec la participation des muscles des jambes et du torse.

La valeur de l'efficacité du travail vous permet dans certains cas d'établir des conditions plus rationnelles pour l'exécution du travail physique, en particulier pour déterminer la vitesse optimale (tempo), la charge, la productivité du travail. Pour la plupart, la valeur de la dépense énergétique par unité de production est la plus petite et l'inverse du facteur d'efficacité est le plus grand à des degrés moyens de vitesse et de charge au milieu de la période de travail, s'il continue à fatiguer.

L'évolution de l'efficacité dans des cas individuels, en particulier lorsque l'on compare un travail homogène qui ne diffère que par la manière dont il est exécuté, peut servir de critère d'évaluation de la rationalité de certains aspects spécifiques du travail. Cependant, ce critère de la personne qui travaille n'a aucunement la portée déterminante et universelle qu'il a dans l'évaluation du fonctionnement d'une machine. Alors que dans une machine à vapeur seul le travail mécanique externe est le principal effet utile des transformations d'énergie, et que le reste de l'énergie extraite du combustible est à juste titre considérée comme inutilement perdue, la partie de l'énergie consommée qui ne va pas au travail mécanique externe, mais à augmenter l'énergie est également utile pour le corps humain.Activité vitale des cellules pendant le travail et restauration d'une efficacité temporairement décroissante.

Un critère plus précis et universel pour l'évaluation physiologique de la rationalité des méthodes de travail spécifiques et des mouvements individuels est la durée de maintien d'un niveau élevé de performance, qui se manifeste par une augmentation de la productivité du travail et par une telle adaptation des fonctions physiologiques qui conduit au développement ultérieur des capacités physiques et spirituelles d'une personne.

On sait que plus le travail musculaire est important, plus la consommation d'énergie augmente. Dans des conditions de laboratoire, lors d'expériences de travail sur un vélo ergomètre avec une quantité de travail musculaire définie avec précision et une résistance au pédalage mesurée avec précision, une dépendance directe (linéaire) de la consommation d'énergie sur la puissance de travail enregistrée en kilogrammes ou en watts a été établie. Dans le même temps, il a été constaté que toute l'énergie dépensée par une personne lors de l'exécution d'un travail mécanique n'est pas utilisée directement pour ce travail, car la majeure partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur. On sait que le rapport de l'énergie utilement dépensée au travail sur l'ensemble de l'énergie dépensée s'appelle le coefficient de performance (COP).

On pense que l'efficacité la plus élevée d'une personne avec son travail habituel ne dépasse pas 0,30-0,35. Par conséquent, avec la consommation d'énergie la plus économique dans le processus de travail, les coûts énergétiques totaux du corps sont au moins trois fois plus élevés que les coûts de travail. Le plus souvent, l'efficacité est de 0,20 à 0,25, car une personne non formée dépense plus d'énergie pour le même travail qu'une personne formée. Ainsi, il a été expérimentalement établi qu'à vitesse de déplacement identique, la différence de consommation d'énergie entre un sportif entraîné et un débutant peut atteindre 25 à 30 %.

En mettant l'accent sur la puissance et la consommation d'énergie, quatre zones de puissance relative dans les sports cycliques ont été établies. Ce sont des zones de puissance maximale, sous-maximale, élevée et modérée. Ces zones impliquent la division de nombreuses distances différentes en quatre groupes : courte, moyenne, longue et extra longue.

Quelle est l'essence de la division des exercices physiques en zones de puissance relative et comment ce regroupement de distances est-il lié à la consommation d'énergie lors d'efforts physiques d'intensité différente ?

Premièrement, la puissance du travail dépend directement de son intensité. Deuxièmement, la libération et la consommation d'énergie surmontant les distances comprises dans différentes zones de puissance ont des caractéristiques physiologiques très différentes.

ZonemaximumPuissance. Dans ses limites, il est possible d'effectuer des travaux nécessitant des mouvements extrêmement rapides. Aucun autre travail ne libère autant d'énergie. La demande en oxygène par unité de temps est la plus importante, la consommation d'oxygène par l'organisme est négligeable. Le travail des muscles est effectué presque entièrement en raison de la dégradation anoxique (anaérobie) des substances. La quasi-totalité de la demande en oxygène du corps est satisfaite après le travail, c'est-à-dire que la demande pendant le travail est presque égale à la dette en oxygène. La respiration est insignifiante : pendant ces 10 à 20 s pendant lesquelles le travail est effectué, l'athlète ne respire pas ou prend plusieurs respirations courtes. Mais après l'arrivée, sa respiration s'intensifie longtemps : à ce moment, la dette d'oxygène est remboursée. En raison de la courte durée du travail, la circulation sanguine n'a pas le temps d'augmenter, tandis que le rythme cardiaque augmente significativement vers la fin du travail. Cependant, le volume infime de sang n'augmente pas beaucoup, car le volume systolique du cœur n'a pas le temps de croître.

Zone sous-maximale Puissance. Non seulement les processus anaérobies ont lieu dans les muscles, mais également les processus d'oxydation aérobie, dont la proportion augmente vers la fin du travail en raison d'une augmentation progressive de la circulation sanguine. L'intensité de la respiration augmente également tout le temps jusqu'à la toute fin du travail. Bien que les processus d'oxydation aérobie augmentent pendant le travail, ils sont toujours en retard par rapport aux processus de décomposition sans oxygène. La dette en oxygène progresse constamment. La dette en oxygène en fin de travail est plus importante qu'à puissance maximale. Il y a de grands changements chimiques dans le sang.

À la fin du travail dans la zone de puissance sous-maximale, la respiration et la circulation sanguine augmentent fortement, une importante dette en oxygène et des changements prononcés dans l'équilibre acide-base et eau-sel du sang se produisent. Il est possible d'augmenter la température du sang de 1 à 2 degrés, ce qui peut affecter l'état des centres nerveux.

Zone gros Puissance. L'intensité de la respiration et de la circulation sanguine a le temps d'augmenter dès les premières minutes de travail jusqu'à des valeurs très élevées, qui restent jusqu'à la fin du travail. Les possibilités d'oxydation aérobie sont plus élevées, mais elles sont encore en retard par rapport aux processus anaérobies. Un niveau relativement élevé de consommation d'oxygène est quelque peu en retard par rapport à la demande en oxygène du corps, de sorte que l'accumulation de la dette en oxygène se produit toujours. À la fin des travaux, c'est significatif. Les changements dans la chimie du sang et de l'urine sont également importants.

ZonemodéréPuissance. Ce sont déjà de longues distances. Le travail de puissance modérée se caractérise par un état d'équilibre, qui est associé à une augmentation de la respiration et de la circulation sanguine proportionnelle à l'intensité du travail et à l'absence d'accumulation de produits de désintégration anaérobies. Pendant de nombreuses heures de travail, il y a une consommation énergétique totale importante, ce qui réduit les ressources glucidiques de l'organisme.

Ainsi, à la suite de charges répétées d'une certaine puissance lors des séances d'entraînement, le corps s'adapte au travail correspondant en raison de l'amélioration des processus physiologiques et biochimiques, des caractéristiques du fonctionnement des systèmes corporels. L'efficacité augmente lors de l'exécution d'un travail d'une certaine puissance, la forme physique augmente, les résultats sportifs augmentent.

Bloc moteur - un complexe qui comprend un motoneurone et les fibres musculaires qu'il innerve dans un muscle donné.

force musculaire caractérisé par l'amplitude de la tension maximale qu'il est capable de développer lorsqu'il est excité. La tension maximale que peut développer un muscle dépend du nombre et de l'épaisseur des fibres qui le composent. Le sport entraîne un épaississement des fibres (hypertrophie de travail), une augmentation de la force musculaire.

Force musculaire absolue- c'est la force pour 1 cm 2 de la section transversale des fibres musculaires.

Consommation d'énergie totale (E) - la somme de la consommation pour le travail mécanique (W) et la production de chaleur (H)

Le rapport de la quantité de travail effectuée (en calories) à la dépense énergétique totale caractérise l'efficacité mécanique du travail, dite coefficient de performance (COP) du muscle

.

L'efficacité d'un muscle humain peut atteindre 25% et dépend largement de la vitesse de sa contraction. Le travail externe le plus important et le rendement le plus élevé sont observés à des vitesses moyennes.. Une diminution de la productivité du travail avec une augmentation de la vitesse de contraction musculaire est associée à une augmentation de la friction interne.

Si la contraction est trop lente, l'efficacité diminue du fait qu'une partie de l'énergie va à entretenir le raccourcissement du muscle.

Travail musculaire et force. Méthode de calcul de la quantité de travail effectuée par un muscle. Règle de charge moyenne.

Étant donné que la tâche principale des muscles squelettiques est d'effectuer un travail musculaire, en physiologie expérimentale et clinique, la quantité de travail qu'un muscle effectue et la puissance développée par celui-ci pendant le travail sont évaluées.

Selon les lois de la physique, le travail est l'énergie dépensée pour déplacer un corps avec une certaine force sur une certaine distance : A \u003d P * h. Si la contraction musculaire est effectuée sans charge (en mode isotonique), alors le travail mécanique est nul. Si à charge maximale il n'y a pas de raccourcissement du muscle (mode isométrique), alors le travail est également égal à zéro. Dans ce cas, l'énergie chimique est entièrement convertie en énergie thermique.

La loi des charges moyennes - le muscle peut effectuer un travail maximal avec des charges de magnitude moyenne.

Lors de la contraction des muscles squelettiques dans des conditions naturelles, principalement en mode de contraction isométrique, par exemple, avec une posture fixe, ils parlent de travail statique, lors de mouvements - de travail dynamique.

La fatigue musculaire (physique), ses mécanismes physiologiques (pour un muscle isolé et dans tout l'organisme). La valeur des œuvres d'I.M. Sechenov. Rôle adaptatif-trophique du système nerveux sympathique.

À la suite d'une activité prolongée, les performances des muscles squelettiques diminuent. Ce phénomène s'appelle la fatigue. Dans le même temps, la force des contractions diminue, la période latente de contraction et la période de relaxation augmentent.

Le mode statique est plus fastidieux que le mode dynamique. La fatigue d'un muscle squelettique isolé est principalement due au fait que, lors de l'exécution d'un travail en fibre musculaire les produits des processus d'oxydation s'accumulent - les acides lactique et pyruvique, ce qui réduit la possibilité de générer PD. De plus, les processus de resynthèse de l'ATP et de la créatine phosphate, nécessaires à l'apport énergétique de la contraction musculaire, sont perturbés. Dans des conditions naturelles, la fatigue musculaire pendant le travail statique est principalement déterminée par un flux sanguin régional inadéquat. Si la force de contraction en mode isométrique est supérieure à 15 % du maximum possible, une « privation » d'oxygène se produit et la fatigue musculaire augmente progressivement.