Силовая подготовка студентов вузов. Учебное пособие

Силовая подготовка имеет важное значение для успешной спортивной тренировки. В последние годы накопился большой опыт применения средств специальной силовой подготовки, достаточно хорошо проанализированный и обобщенный.

Движение – это то реальное явление, которое лежит в основе спортивной деятельности и составляет ее содержание. Посредством, движения решается спортивная задача, и именно движение является тем объектом, на который прямо или косвенно направлен комплекс тренирующих воздействий в ходе многолетней подготовки спортсмена.

Функциональное совершенствование спортивного движения в процессе многолетней тренировки обеспечивается главным образом за счет повышения моторного потенциала спортсмена и его умения полноценно использовать этот потенциал для решения конкретной двигательной задачи.

Рост моторного потенциала связан с функциональным совершенствованием организма в целом, но преимущественно тех его органов и систем, которые непосредственно участвуют в решении двигательной задачи. Процесс функционального совершенствования организма имеет определенные закономерности.

Умение полноценно и эффективно использовать моторный потенциал для достижения успеха составляет сущность спортивно-технического мастерства. Это умение реализуется посредством конкретной системы движений, критерий целесообразности в составе и организации которой определяется условиями спортивной деятельности и правилами соревнований. Процесс становления спортивно-технического мастерства, в целом – явление исключительно сложное. Мы ограничиваемся рассмотрением только тех закономерностей совершенствования движения, которые обеспечиваются главным образом за счет силы мышц, а также с биомеханически целесообразной пространственно-временной организацией.

Организация содержания двигательного действия связана, прежде всего, с рациональным использованием рабочих механизмов локомоторного аппарата, целесообразной координацией нервно-мышечных усилий и формированием биодинамической структуры движений.

Рабочие механизмы – это функциональные составляющие локомоторного аппарата, обеспечивающие организму механическую энергию движения и вместе с тем эффективное использование ее в соответствии с решаемой двигательной задачей и соответствующими внешними условиями. К числу основных рабочих механизмов тела можно отнести:

1. Тяговое усилие мышц как основной источник механической энергии движения тела человека. Принципиальным механизмом для передачи на расстояние и полезного использования усилия сокращающихся мышц в двигательном аппарате является костный рычаг – звенья тела, подвижно соединенные суставом. Функция динамически работающих мышц в основном состоит в том, чтобы приблизить друг к другу две точки скелета, находящиеся на смежных звеньях, и тем самым произвести работу.

2. Мышечные синергии – согласованные усилия мышц переменного действия на уровне отдельного сустава и рабочего аппарата в целом, вызывающие движение системы звеньев в определенном направлении.

Скоординированное действие синергистов и их функциональных антагонистов, превращающее кинематическую систему в полносвязный механизм, осуществляется рефлекторно и существенно различается в зависимости от скорости движения и величины преодолеваемого внешнего сопротивления. Поэтому соответствующая настройка мышечных синергий – одна из задач эффективного использования рабочих механизмов тела.

3. Элементарные двигательные и познотонические рефлексы, представляющие собой простейшие; врожденные двигательные механизмы универсального назначения. Они принимают участие в организации сложных двигательных действий в качестве составных элементов и реализуются без контроля со стороны сознания. Однако в условиях спортивной деятельности они не всегда отвечают интересам выполняемого движения и требуют подавления.

4. Упругие свойства мышц обеспечивают повышение рабочего эффекта за счет использования дополнительной (неметаболической) механической энергии. Упругая деформация сухожилий и возбужденных мышц при их растягивании внешней силой приводит к накоплению в их веществе определенного потенциала напряжения, который с началом сокращения используется как существенная силовая добавка к силе тяги мышц, увеличивая мощность их сокращения. Чем больше вклад такой силовой добавки в движение, тем выше его рабочий эффект.

5. Рациональная последовательность включения в работу мышц с различными функциональными свойствами. Как правило, одновременное включение мышц в работу характерно для изометрических условий. При динамической работе, особенно с ярко выраженным баллистическим режимом, требующим проявления значительных усилий, типична последовательная активность мышц. В таких случаях первыми включаются менее быстрые, но более сильные группы мышц проксимальных суставов тела, преодолевающие инертное сопротивление тела или спортивного снаряда. Затем активизируются менее сильные, но более быстрые группы мышц, обслуживающие дистальные суставы и увеличивающие скорость движения (И. П. Ратов, Ю. В. Верхошанский). Такая строгая последовательность выражает определенную целесообразность в утилизации рабочих возможностей системы мышц фиксированную рефлекторную основу.

6. Тонус мышечной системы обычно рассматривается как состояние упругости мышц. Однако функция тонуса в деятельности человека более значительна. Это скорее состояние готовности мышц, т. е. текущая – физиологическая настройка и организация периферии к позе или движению. Причем тонус – состояние не только мышц, но всего нервно-мышечного аппарата. Отсюда тонус относится к координации как предпосылка к эффекту движения (Н. А. Бернштейн). Тонус тела проявляется как один из компонентов формирования психологической установки, выражающей готовность человека к предстоящему движению. Тонический фон движения служит инвариантным условием, своего рода канвой, на которой разыгрывается само движение. Этот фон находится под влиянием афферентных импульсов, которые отражают «потенциально доминирующие мозговые процессы» [22].

В целенаправленном двигательном действии силовые составляющие определенным образом направляемы и дозированы, т. е. управляемы. В зависимости от места точки приложения по отношению к взаимодействующим телам эти силы могут быть внешними или внутренними; в зависимости от направления перемещения тела – сопутствующими или тормозящими движение.

Нервно-мышечная координация выступает в качестве системообразующего фактора по отношению к активным усилиям и движениям человека. Ее функция выражается в упорядочении мышечных сокращений (активности отдельных мышц) таким образом, чтобы совершаемое движение точно следовало надлежащей траектории.

Даже простой двигательный акт может осуществляться при огромном числе различных сочетаний активности мышц. Однако в процессе тренировки налаживаются наиболее рациональные координационные отношения между отдельными группами мышц, привлекаемыми к осуществлению движения. И хотя эти отношения могут варьировать в определенном диапазоне, внешняя кинематическая структура, как интегральный показатель организованности спортивного действия, всегда более стабильна, чем координационная структура электрической активности мышц (Н. А. Бернштейн, 1947; И. П. Ратов, 1962 Н. В. Зимкин, 1964; В. С. Фарфель, 1967).

В области спорта с помощью электромиографии накоплен большой фактический материал, характеризующий нервно-мышечную координацию различных по своей организации двигательных действий с точки зрения последовательности включения и выключения мышц, их взаимодействия, длительности периодов электрической активности и ее связи с кинематическими и динамическими характеристиками движений.

В хорошо освоенном спортивном действии такой порядок довольно строго фиксирован. Его наиболее стабильным признаком является активность основных для данного движения мышечных групп. Для групп мышц, принимающих второстепенное участие в движении, включение в работу носит весьма вариативный характер (И. П. Ратов, И. М. Козлов, Н. В. Холмогорова, С. В. Дмитриев, A. Wynne). Пространственно-временное взаимодействие мышц, как правило, строго дозировано, обусловлено критерием биомеханической целесообразности выполнения движения и вырабатывается тренировкой.

Наиболее характерные перестройки электромиографической композиции активности мышц в результате тренировки выражаются в упорядочении и количественном изменении (перераспределении) электрической активности во времени и пространстве.

В общем смысле сила человека определяется, как способность преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему за счет мышечных усилий. Силовые способности, непосредственно проявляющиеся в величине рабочего (двигательного) усилия, обеспечиваются целостной реакцией организма, связанной с мобилизацией психических качеств, функций моторной, мышечной, вегетативных, гормональной и других его физиологических систем. Поэтому силовые способности нельзя сводить к утилитарному понятию «сила мышц», т. е. только механической характеристике их сократительных свойств. Необходимо иметь в виду, следующее. Во-первых, мышечная сила, являясь динамическим компонентом любого движения, может иметь различные качественные характеристики в зависимости от скорости выполнения упражнения, внешнего сопротивления и продолжительности работы. Во-вторых, в условиях спортивной деятельности рабочий эффект движений определяется как величиной максимума развиваемого, усилия, так и затрачиваемым на это временем. Рабочее усилие в условиях спортивной деятельности может проявляться однократно, повторно, в циклической или переменной работе, против большого или небольшого внешнего сопротивления, с высокой скоростью движения или медленно, при различном предрабочем состоянии мышц – расслабленном или напряженном. При этом могут иметь место различные режимы работы мышц: динамический (преодолевающий, уступающий), изометрический и многообразные формы смешанного режима. В зависимости от преимущественной роли этих факторов развиваются те или иные специфические формы силовых способностей спортсменов.

Внешняя сторона проявления силовых способностей в условиях спортивной деятельности детально рассмотрена в биомеханике (Д. Д. Донской, В. М. Зациорский, В. В. Кузнецов). Мы обратимся к сведениям из физиологии и биохимии, которые имеют важное значение для понимания роли силовых способностей в совершенствовании выполнения движений (перемещений) спортсмена и разработки соответствующей методики спортивной тренировки.

«Сила сокращения скелетных мышц связывается как минимум с тремя группами физиологических факторов – центрально-нервными, организующими возбуждающие влияния на мотонейроны и регулирующими взаимодействие мышц; периферическими, определяющими сократительные свойства и текущее функциональное состояние мышц; энергетическими, обеспечивающими механический эффект сокращения мышц (Ю. В. Верхошанский).

Роль центрально-нервных факторов в проявлении силового напряжения выражается:

– в регулировании частоты импульсации;

– степени синхронизации возбуждающих влияний на мотонейроны;

– количестве рекрутируемых двигательных единиц (ДЕ) (внутримышечная координация);

– в согласовании активности вовлекаемых в сокращение мышечных групп (межмышечная координация).

Повышение мышечной силы определяется преимущественно развитием адаптационных изменений на уровне ЦНС, приводящих к повышению способности моторных центров мобилизовать большее число мотонейронов и совершенствованию межмышечной координации.

Предполагается, что при тренировке происходит вовлечение в активность заторможенных ранее мотонейронов, что и увеличивает число моторных единиц, участвующих в сокращении мышцы (М. Jkai, A. Steinhaus, 1961).

Причем при сильных кратковременных сокращениях взрывного характера важную роль играет совпадение (синхронизация) отдельных нервных импульсов во времени. Чем больше таких совпадений в сократительных циклах разных ДЕ в начале развития напряжения мышц, тем быстрее оно нарастает. Синхронизация импульсной активности мотонейронов отмечается, начиная с величины усилия, равного 20% от максимального (Р. С. Персон; R. Schmidt).

Межмышечная координация при силовых проявлениях совершенствуется за счет вовлечения в содружественную работу большого числа мышц; ограничения активности мышц-антагонистов в суставах; рациональной последовательности включения в работу мышц кинематической цепи; усиления активности мышц, обеспечивающих фиксацию в суставах, в которых не требуется движение; выбора оптимальной амплитуды рабочего движения и той ее части, где целесообразно акцентировать усилие; согласования акцентов усилий в разных кинематических цепях; использования упругих свойств мышц (неметаболической энергии). Тем самым увеличивается результирующий силовой момент, усилие концентрируется во времени и рационально проявляется по ходу движения

К периферическим факторам, влияющим на силовые способности, относится, прежде всего, соотношение быстрых и медленных волокон в мышцах, поперечное сечение волокна, эластичности мышц и сухожилий, плотность капилляров мышцы, а также количественное содержание энергетических субстратов и их доступность для вовлечения в метаболические процессы; в тех мышечных группах, которые привлекаются к работе.

Различия в величине и скорости развиваемого усилия в значительной мере обусловлены функциональными свойствами сократительного аппарата скелетных мышц. Они определяются, в частности, длительностью активного состояния мышц, т. е. продолжительностью химико-механических изменений в сократительном (миофибриллярном) аппарате мышечных волокон в результате возбуждения, вследствие чего в нем возникает и поддерживается механическая тяга. Временное течение активного состояния различно в быстрых и медленных мышечных волокнах и находится в обратной связи со скоростью их сокращения.

Максимальное усилие (динамическое, изометрическое, изокинетическое) мобилизует все типы мышечных волокон. Как быстрые, так и медленные волокна участвуют в развитии изометрической силы, ее величина определяется не столько соотношением медленных и быстрых волокон, в мышцах, сколько количеством активизированных мышц, причем, чем больше медленных волокон вовлекается в сокращение, тем выше изометрическая сила (J. Karlsson et. al., 1975).

Силовая тренировка с большим весом отягощения и небольшим количеством повторений мобилизует значительное число быстрых мышечных волокон, в то время как тренировка с небольшим весом и большим количеством повторений активизирует как быстрые, так и медленные волокна. Причем в первом случае уменьшается время сокращения мышц [23].

При длительной силовой тренировке процентное распределение быстрых и медленных волокон не изменяется. Однако отмечается изменение объема волокон обоих типов и увеличение отношения площади, занимаемой быстрыми волокнами, к площади медленных волокон, что указывает на специфическую гипертрофию быстрых волокон. Так, у тяжелоатлетов удельная площадь, занимаемая быстрыми волокнами, достигает 70% (P. Tesch et al., 1984). В целом рабочая гипертрофия мышц выражается в увеличении их физиологического поперечника за счет увеличения объема миофибрилл, т. е. собственно сократительного аппарата мышечных волокон, утолщения волокон типа и отчасти их продольного расщепления (М. Me. Donagh, С. Davies, П. Гудзь). При этом внешний объем мышц может увеличиваться незначительно, поскольку, во-первых, повышается плотность укладки миофибрилл в мышечном волокне и, во-вторых, уменьшается толщина кожно-жирового слоя над тренируемыми мышцами [23].