что такое скорость в спорте
Скорость в спорте : какие факторы на неё влияют
Известно, что на скоростной показатель оказывает влияние целый ряд факторов, которые разделяют на две большие группы: анатомические с мышечно-физиологическими, и физико-биомеханические.
С точки зрения анатомии и физиологии, основную роль в развитии скоростного показателя играет то:
— как распределяется работа относительно типов мышечных волокон,
— временной цикл, за который мышцы укорачиваются и растягиваются,
— соотношение длины мышц с их силой.
Разберем связанные с данными показателями факторы по отдельности.
1. Распределение мышечных волокон
Все мышечные волокна, из которых состоят скелетные мышцы человека можно разделить на медленно и быстро-сокращающиеся. На скорость сгибания/разгибания сустава более всего влияют волокна второго типа, хотя для них характерна довольно-таки быстрая утомляемость. Поэтому люди у которых преобладают быстрые мышечные волокна, относятся к спортсменам, способным развить большую скорость.
Однако, тем, кто отличается преобладанием медленных волокн мышц в организме,не стоит расстраиваться. Можно повлиять на скоростной показатель, если увеличить площадь поперечного сечения мышц при помощи специальных тренировок.
2. Время растяжения и укорочения мышц
3. Соотношение длины & силы мышц
Физико-биомеханические факторы
В роли рычага, который стимулирует движение, при физической активности, выступают руки и ноги спортсмена. Для приведения их в состояние активности, нужна мышца, способная это сделать. Как только мышца руки/ноги укорачивается, рычаг начинает двигаться.
2. Сохранение вращательного импульса
Итак, мы разобрались с факторами, которые оказывают влияние на скоростную характеристику спортсмена, в свою очередь являющуюся одним основополагающих качеств для успешной физической активности.
Не пропусти интересные новости и события в телеграм-канале: https://tlgg.ru/fitbarnews
Быстрота (физическое качество)
Возрастная динамика быстроты и скоростно-силовых способностей [ править | править код ]
Быстрота как физическое качество определяется частотой чередования сокращений и расслаблений мышц.
Быстрота является комплексным, многофакторным двигательным качеством и определяется тремя относительно не зависимыми одна от другой элементарными формами: скрытым периодом двигательной реакции, скоростью одиночного сокращения и максимальной частотой движений.
Уровень развития быстроты в первую очередь определяется функциональными характеристиками центральной нервной системы и периферического звена нервно-мышечного аппарата ребенка: подвижностью нервных процессов, скоростью, силой и частотой нервных импульсов, соотношением быстрых и медленных мышечных волокон (реактивностью мышц и их вязкостью, способностью мышц быстро переходить из напряженного состояния в расслабленное).
Первое способ осуществления скоростных упражнений должен позволять выполнить их в максимальном темпе.
Второе, выполняемое упражнение должно быть предварительно хорошо освоено (при достаточном автоматизме контроль сознания направлен не на координацию движения, а на его качество, в данном случае скорость).
Третье: прекращение скоростных упражнений в момент появления первых признаков утомления.
Анализ результатов тестирования беговых упражнений детей, разделенных на три основных морфобиомеханических типа (соматотипа), свидетельствует о том, что дети среднего типа развития показывают стабильно более высокие результаты во всех скоростных двигательных действиях. Это говорит о том, что мальчики и девочки, относящиеся по габаритному ВР к средней группе, могут быть отобраны специалистами для спринтерских дистанций. Темп развития скорости движений особенно высок в 7-9 лет, то есть в младшем школьном возрасте, достигая максимума к 14-15 годам.
Так, дети среднего габаритного уровня значительно опережают сверстников в выполняемом упражнении (в большей мере это зависит от согласованного движения рук (мах) и ног (толчок)) по сравнению с детьми двух других соматических групп (В.П. Губа, 1996).
Интересно отметить, что у девочек частота движения пальцев руки несколько больше, чем у мальчиков. Возможно, что связано это с большей тренировкой кисти при выполнении домашней работы. Максимальная частота движений, совершаемых в заданном ритме, с возрастом также постепенно увеличивается. За период от 4 до лет у мальчиков и девочек она возрастает примерно в 3,3 раза.
Существует мнение, что качество быстроты выражением, которого является максимальная частота движений, связано с подвижностью нервных процессов. Другими словами, предел частоты движений в первую очередь зависит от скорости перехода центров антагонистических мышц из состояния возбуждения в состояние торможения.
Тренировка на скорость
Автор: Hendrik Beckmann
Содержание
Тренировка скорости [ править | править код ]
Zaciorskij специально рассматривает при этом только единичное движение, т. е. движение в одном суставе. Комплексные быстрые двигательные действия понимаются как совокупность движений отдельных суставов (Letzelter, 1978). Такой подход к понятию скорости может показаться несколько ограниченным, т. к. он подчеркивает значимость активной силы (мышечной силы) как основного фактора движения — особенно в случае комплексных движений — и практически не учитывает пассивные силы (силу тяжести, инерцию), которые также немаловажны при выполнении любых движений. Данный подход, однако, имеет значительное преимущество, т. к. отходя от комплексности явления, он позволяет сконцентрировать внимание на анатомических и мышечно-физиологических, а также физико-биомеханических факторах, влияющих на скорость в одном отдельно взятом суставе.
Виды скорости [ править | править код ]
Поскольку приведенное выше определение включало только одно качество, а именно двигательные действия, выполняемые при отсутствии утомления и существенного сопротивления, на рис. 3.21 показан комплексный подход к скорости. Такое разгра ничение элементарных форм скорости необходимо потому, что «максимально быстрые движения возможны только при условии компактности этих движений и отсутствия (существенного) сопротивления» (Hohmann et al., 2007). На рис. 3.21 представлены также комплексные проявления скорости, часто встречающиеся в спорте: скорость развития силы (при повышенном сопротивлении), скоростно-силовая выносливость (преодоление повышенного сопротивления или при частых повторениях) и максимальная скоростная выносливость (преодоление повышенного сопротивления при непрерывном движении в течение длительного времени). Учитывая, что простые виды скорости часто тестируются и тренируются (например, при постукивании руками или ногами, иногда даже в условиях пониженной нагрузки (постукивание ногами по стене в положении лежа на спине)), можно предположить, что формулировка «при повышенном сопротивлении» касается массы достаточно крупных частей тела (подъем ноги, туловища и т. д.) или массы всего тела при развитии скорости (вес тела при касании беговой дорожки в спринте). Таким образом, говоря о комплексных видах скорости, подразумевают комплексные способности, которые могут зависеть от стартовой, быстрой и реактивной (при небольшом сопротивлении) силы или же от взрывной силы (при значительном сопротивлении) (Hohmann et al., 2007).
Данный подход отражается на анализе факторов, влияющих на скорость, и на планировании тренировок. Если предположить, что выполнение быстрых движений в основе своей имеет комплексное взаимодействие различных факторов, то также необходимо учитывать и это взаимодействие.
Скорость — это фактор координации или общей физической подготовленности? [ править | править код ]
Кроме силы, выносливости и подвижности к (базовым) характеристикам общей физической подготовленности или спортивной формы относится скорость. Эти характеристики считаются необходимыми условиями для реализации спортивной деятельности (Letzelter, 1978). Обычно в связи с этим говорят об общей физической подготовленности, отделяя ее от технических, тактических и координационных способностей и навыков. Показатели общей физической подготовленности совершенствуются в процессе тренировки в рамках биологической адаптации (суперкомпенсация после раздражения в результате соответствующей нагрузки), координационные, технические и тактические навыки тренируются в результате процессов обучения центральной нервной системы. Это различие становится особенно очевидным при упрощенном моделировании тренировочного процесса, однако при этом теряется важность того, что процессы обучения в области техники движений позволяют улучшить показатели и в таких областях, которые в первую очередь связывают с общей физической подготовленностью (Bauer, 2007). В зависимости от точки зрения понятие скорости можно рассматривать как часть координации, так и часть общей физической подготовленности (Hohmann et al., 2007), однако в данном случае будем считать, что спортивные показатели зависят от взаимодействия общей физической подготовленности и координации/техники (Hohmann et al., 2003а; см. рис. 3.22). Именно поэтому некоторые ученые (Zanon, 2000) сомневаются, насколько оправданно разделение упражнений на общую физическую подготовленность и технику.
Факторы, влияющие на скорость [ править | править код ]
Среди факторов, влияющих на спортивные результаты, могут быть выделены общие и специфичные факторы, чье действие может проявляться в различной степени. Так, Grosser и Renner (2007), наряду с анатомическими и мышечно-физиологическими, приводят также врожденные способности, особенности развития и обучения, а также когнитивные и психологические факторы. В данной книге для краткости будут рассмотрены только основные факторы, связанные с нервно-мышечной системой и поддающиеся непосредственному воздействию в процессе тренировки. При этом не исключается, что тренировки оказывают влияние, например, даже и на социализацию спортсменов, занимающихся видами спорта, развивающими скорость (Grosser, Renner, 2007), хотя связь такого явления с рассматриваемыми здесь факторами может быть косвенной.
Исходя из определения скорости (Zaciorskij, 1968), ее отношения к движению в отдельных суставах и различных форм скорости по Grosser и Zintl (1991), в дальнейшем будут рассмотрены различные условия развития скорости и возможности ее тренировки. Для этого, аналогично тому, как это делает Schollhorn (2003), следует сначала рассмотреть анатомические и мышечно-физиологические (см. ниже), а также и физико-биомеханические факторы (см. разд. «Физикобиомеханические факторы» ниже) и затем описать вопросы техники движений.
Анатомические и мышечно-физиологические факторы [ править | править код ]
Если сложные и быстрые двигательные действия понимать как совокупность движений отдельных суставов, то с анатомической и мышечно-физиологической точек зрения для развития скорости движения главную роль играют распределение и рекрутирование определенных типов мышечных волокон, соотношение силы и длины мышцы и цикл растяжения и укорочения.
Распределение и рекрутирование мышечных волокон [ править | править код ]
Мышечные волокна II типа делятся также на две категории. Для быстрого сгибания и разгибания в суставе большую роль играет доля быстросокращающихся волокон II типа. Это было доказано с помощью биопсии мышц — исследования показали, что у спортсменов с развитой выносливостью преобладают мышечные волокна такого типа, которые характеризуются способностью противостоять утомлению при длительной нагрузке. У спортсменов же, занимающихся видами спорта, развивающими скорость, наблюдается преобладание мышечных волокон IIа и IIb типа, которые характеризуются относительно быстрой утомляемостью, но при этом способны быстро развивать большую силу (de Marees, 1996). На рис. 3.23 схематически представлена доля мышечных волокон I и II типов у различных спортсменов. Необходимо подчеркнуть, что, исходя только из типа мышечного волокна, невозможно сделать вывод о том, какова его способность развивать силу, не учитывая при этом прочих факторов. Хотя и существуют данные, подтверждающие, что мышечные волокна типа II обладают способностью развивать большую силу, в первую очередь эта способность зависит от площади поперечного сечения, а не от типа мышечного волокна (Billeter, Hoppeler, 1992). Методы тренировки для увеличения площади поперечного сечения мышц описаны в разд. 3.2. Кроме того, необходимо рассмотреть регуляцию силы сокращений в мышцах. Согласно принципу возрастания Henneman, сначала для мышечных сокращений рекрутируются небольшие моторные единицы и в зависимости от степени сопротивления к ним постепенно присоединяются более крупные единицы (Henneman, 1957; Henneman etal., 1974; Riidel, 1998).
Интересно заметить, что более мелкие хмоторные единицы, как правило, состоят из волокон I типа, а более крупные — из волокон II типа (Hodson-Tole, Wakeling, 2008). Поэтому увеличение силы отличается точностью и равномерностью, однако, если скорость должна быть высокой уже в момент начала выполнения движения (например, старт при спринте), эта модель не является оптимальной. В этом случае целесообразнее первичное рекрутирование волокон II типа, т. к. они характеризуются более высокой скоростью сокращения и расслабления и большим потенциалом развития силы (Не et al., 2000). Первичное рекрутирование волокон II типа возможно при высоких «темпах срабатывания» мотонейронов (см. рис. 3.15), или, как показали последние исследования, при активации так называемых функциональных групп задач (functional task groups) (Hodson-Tole, Wakeling, 2008). Под этим термином понимают специальные группы моторных единиц, которые характеризуются преобладанием волокон II типа и очень быстрой активацией. В настоящее время также обсуждается вопрос о том, насколько механические факторы движения посредством сенсорной информации могут менять порядок рекрутирования мышечных волокон по принципу Henneman таким образом, чтобы сразу, в начале движения, рекрутировались крупные двигательные единицы. Эта модель может подтверждается практическими выводами из исследований Henneman и других авторов. Их модели опирались на изучение поведения кошек с пересеченными афферентными путями — в этом случае сенсорная информация из мышечных веретен, нервных окончаний в сухожилиях или рецепторов суставов не является частью регуляции движения (Windhorst, 2007).
Соотношение силы и длины мышцы [ править | править код ]
Для быстрого развития силы в мышце необходимо оптимальное исходное положение (Herzog, Ait-Haddou, 2003). Согласно теории «скользящих нитей», сила в мышце развивается благодаря взаимосцеплению актиновых и миозиновых нитей, последующему их скольжению по направлению к центру саркомера и затем возвращению в исходное положение (Riidel, 1998). Величина силы зависит при этом от количества поперечных мостиков. Поскольку длина саркомера пропорциональна длине мышцы, то, если саркомер или мышца слишком длинные, то развиваемая сила незначительна. То же самое происходит и в укороченной мышце, поскольку в этом случае филаменты препятствуют движению друг друга.
Для того чтобы достигнуть определенной скорости движения, важно, чтобы исходные условия были оптимальными для сокращения мышцы. Поскольку начало мышцы и место прикрепления к кости анатомически зафиксированы, мышца может укорачиваться или удлиняться только при изменении расстояния между этими двумя точками, что возможно лишь при выполнении движений или изменении положения туловища. Schollhorn (2003) описывает это на примере ишиокруральных мышц: если в положении стоя таз отклонен от вертикальной оси, расстояние между началом и концом мышцы увеличивается, что приводит к некоторому предварительному растяжению мышц, т. е. к изменению исходного положения. Ниже будут рассмотрены другие явления, которые также вызваны изменением длины мышцы.
Цикл растяжения и укорочения [ править | править код ]
Еще одна возможность увеличивать развиваемую силу состоит в видоизменении двигательных параметров мышцы. Обычно длина мышцы и ее изменения регулируются мышечными веретенами в интрафузальных волокнах мышцы. Эти мышечные веретена могут регистрировать не только изменение длины мышцы, но и скорость этого изменения. Если мышца растягивается быстрее, то мышечные веретена посылают мотонейронам спинного мозга пропорционально степени и скорости растягивания импульсы через быстропроводящие афферентные веретенные 1а-волокна. Эти мотонейроны активируют растянутую мышцу и одновременно ингибируют мотонейроны мышц-антагонистов (Illert, 1998).
Этот стабилизирующий длину рефлекс выполняет, с одной стороны, защитную функцию, предохраняя мышцу от повреждений при высокой скорости растягивания, с другой — при замахе рефлекс растягивания благодаря активации мотонейронов обеспечивает предварительное напряжение мышц и достаточно высокую начальную силу, необходимую для последующей (концентрической) мышечной деятельности (Komi, 2003; Hohmann et al., 2007). Этот эффект усиливается, если мышца быстро растягивается в направлении, противоположном своему сокращению (эксцентрически): как видно на рис. 3.24, в мышце, которая сокращается, выходя из состояния покоя, генерируется меньше силы, чем при растягивании этой мышцы в обратном направлении, причем развитие мышечной силы также зависит от скорости растягивания.
Эксцентрические сокращения в сочетании с концентрическими называют циклом растяжения и укорочения (Komi, 2003). Значение этого цикла в спортивной деятельности описано Schollhorn (2003) на примере «спрыгивания» (drop-jumps): при прыжке вниз с незначительной высоты и последующем немедленном отскоке вверх с точки приземления сначала голеностопный сустав сгибается (при приземлении), а потом разгибается (отскок вверх), причем икроножные мышцы сокращаются сначала эксцентрически (растяжение в напряженном состоянии при приземлении), а потом концентрически (укорочение во время отскока вверх). Если кончики пальцев ног перед приземлением опустить вниз и затем пальцы активно разогнуть, то икроножные мышцы вследствие более высокой скорости сокращения, чем при пассивном состоянии ног, будут находиться под воздействием эксцентрической нагрузки (см. рис. 3.24), что увеличивает силу последующего сокращения. При этом мышечные веретена вследствие более высокой скорости растяжения мышц «работают» с более высокой частотой (см. выше), что, в свою очередь, ведет к тому, что мотонейроны в спинном мозге в силу более высокой частоты возбуждения активируют большое количество крупных моторных единиц (Winter, 2005), которые обладают способностью развивать большую силу (см. разд. 2.1.3). В настоящее время ученые обсуждают, насколько механические изменения мышечной мембраны влияют на процесс генерирования силы. Считается возможным, что в результате быстрого эксцентрического растяжения и связанного с ним механического изменения длины ионные каналы мышечной мембраны квазипассивно открываются, что вызывает дополнительный ток в клетку ионов Са2+ (Kistemaker et al., 2005). Ионы кальция реализуют роль внутриклеточного сигнального вещества, так называемого мессенджера (Riiegg, 2000).
Физико-биомеханические факторы [ править | править код ]
Физико-биомеханические факторы скорости играют особо важную роль в комплексных движениях. Мышцы могут сгибать и разгибать суставы, но мышечных действий недостаточно для того, чтобы их можно было назвать движениями. Как показано на рис. 3.25, движения человека зависят не только от активной (мышечной силы), но и от пассивных сил (гравитации, инерции).
Их значение для движений в целом и для быстрых движений в частности следует показать на примере действия правила рычага и сохранения импульса вращения.
Рычаг [ править | править код ]
Самый простой пример рычага в организме человека — это руки и ноги, которые с точки зрения физики могут рассматриваться как одноплечий рычаг и свободно вращаются вокруг одной оси (плечевой или тазобедренный сустав). Для того чтобы привести рычаг в движение, как это будет показано ниже на примере ноги, опорно-двигательной системе требуется мышца, которая в какой-нибудь точке приведет рычаг в действие. При сокращении мышцы, т. е. при укорочении, рычаг приводится в движение (при условии достаточной силы сокращения) (рис. 3.26).
Скорость движения рычага зависит от многих факторов. Выше было показано, какую роль играют анатомические и мышечно-физиологические факторы для быстрого сокращения, которое может немедленно генерировать большую силу. В рамках одного движения они остаются неизменными. Рассматривая изменения скорости рычага, необходимо обратить внимание на следующие факторы (рис. 3.27): массу рычага и ускорение свободного падения (вместе составляющие силу тяжести FG, которая действует на центр тяжести рычага), расстояние точки приложения силы мышцы IМ и расстояние точки приложения силы тяжести от оси вращения IG (это центр тяжести рычага) (см. формулу на рис. 3.27).
Воздействовать на силу, необходимую мышце для приведения рычага в действие, можно, изменяя положение сустава (здесь: коленного сустава) (Schollhorn, 2003). Также при изменении положения рычага можно использовать мышечную силу с целью развития в суставе более высокой скорости вращения.
Сохранение импульса вращения [ править | править код ]
Все движения человека можно представить себе как вращательные действия определенных частей тела вокруг свободных осей. В связи с этим важную роль играет сохранение импульса вращения: в закрытой системе импульс вращения не меняется. Импульс вращения вычисляется как произведение момента инерции и угловой скорости. Момент инерции, в свою очередь, можно изменить путем сокращения расстояния между вращающейся массой и осью вращения (момент инерции тогда уменьшится) или увеличения этого расстояния (момент инерции при этом увеличится). В реальности это происходит при разгибании и сгибании суставов или всего туловища. При выполнении сальто импульс вращения задан уже при отскоке и далее не изменяется. Тем не менее спортсмен может, меняя положение тела, воздействовать на скорость вращения: при подтягивании колен к груди центр тяжести отдельных частей тела приближается к оси вращения, что сокращает момент инерции и повышает скорость вращения. Аналогично при сгибании коленей во время маховой фазы скорость вращения в тазобедренном суставе увеличивается и маховое движение колена вверх выполняется, таким образом, быстрее (рис. 3.28).
Спортивная техника [ править | править код ]
Исходя из того, что в основе показателя скорости лежат анатомические, мышечно-физиологические и физико-биомеханические факторы, функция спортивной техники заключается в выполнении таких движений, при которых достигается максимально быстрое изменение положения в суставах. При этом ускоряется общее выполнение движения. Координацией отдельных движений в этом случае можно пренебречь.
Двигательная координация и ее тренировка описаны в разд. 3.4. Данное определение вытекает, с одной стороны, из мышечно-физиологических свойств, а с другой — из биомеханических свойств комплексных движений.
Если при спринте спортсмену необходимо добиться высокой скорости махового движения ногами, он должен изменить свою технику. Например, это возможно, если продлить момент отталкивания сзади во время опорной фазы. В результате после того, как нога отрывается от земли:
Данная техника оказывает дальнейшее влияние на характер выполняемого движения. В связи с развитой таким образом более высокой угловой скоростью движения бедра быстрее происходит растяжение мышц-антагонистов (ягодичных мышц и мышц задней группы бедра), что отражается на более активном предварительном растяжении мышц, разгибающих тазобедренные суставы, и что, соответственно, увеличивает начальную силу, необходимую при последующем разгибании тазобедренных суставов (Schollhorn, 2003).
Спортивная техника объединяет в себе оба фактора воздействия на скорость движений и создает возможность ее комплексной регуляции.
Интересно отметить, что этот пример показывает, что на комплексные формы проявления скорости также можно влиять факторами, связанными с общей физической подготовленностью и координацией.
Тренировка скорости [ править | править код ]
С анатомической и мышечно-физиологической точек зрения о комплексной скорости, как правило, говорят в случае выполнения движений с преодолением значительного сопротивления. Поэтому при планировании тренировки необходимо выбирать такой диапазон отягощений, который соответствует соревновательным нагрузкам (Hohmann et al., 2007). По этой причине ниже будет рекомендовано проводить тренировки с интенсивностью 100%, позволяющей активизировать необходимые силы или компенсировать действующие пассивные силы, которые соответствуют соревновательным нагрузкам. Кроме того, высокая интенсивность обеспечивает активацию задействованных мышц благодаря оптимальным «темпам срабатывания» мотонейронов, что удовлетворяет требованию повышенной скорости развития силы при комплексных проявлениях скорости движения.
Ниже будут рассмотрены примеры тренировки скорости реакции — как при ациклических, так и при циклических движениях. Среди важных факторов помимо мышечного уже упоминались такие факторы, как спортивная техника и координация движений. Методы тренировки, направленные на совершенствование техники и координации, были описаны в разд. 3.4. Необходимо отметить, что с точки зрения тренировки координации постоянное выполнение движений с максимальной интенсивностью может привести к таким явлениям, как так называемые скоростные барьеры.
Совет: Тренировку скорости с максимальной интенсивностью следует оценивать с разных позиций. С точки зрения адаптации нервно-мышечной системы высокая интенсивность тренировки представляется целесообразной (Sale, 1992). Однако исследования координации движений показывают, что начиная с определенного уровня скорости движения стабильной оказывается только одна нервно-физиологическая модель движения (Накen et al., 1985). Поэтому тренировку координации, состоящую в изменении уже существующей модели, следует проводить при определенной скорости движения, т. к., если скорость превосходит критический порог, спортсмен вернется к старой, возможно, субоптимальной модели движения.
Методы тренировки простой и комплексной скорости реакции [ править | править код ]
Значение влияния тренировки на скорость реакции тем существеннее, чем продолжительнее момент реакции в общей длительности выполняемого движения. Если в 400-метровом спринте момент реакции по времени составляет незначительную долю всей продолжительности процесса (связанного и с быстротой, и с выносливостью), то реакция, например, при движениях вратарей в гандболе имеет первостепенное значение (Hohmann et al., 2007). В табл. 3.10 приводятся возможные формы тренировки простой и комплексной реакции.
Таблица 3.10. Методы тренировки простой и комплексной скорости реакции по данным справочной литературы