1) 2) 3) 4) 5) a) b) c) d) e) f)

Transkrypt

1 SPIS TREŚCI 1) Anatomia człowieka 2) Biomechanika 3) Fizjologia wysiłku 4) Historia kulturystyki 5) Trening kulturystyczny a) Podstawowe typy ciała b) Rozbudowa mięśni c) Rozwój siły d) Zasady treningowe Weidera e) Regeneracja, Intensywność, Rozgrzewka f) Metabolizm, dieta i suplementacja! 1!

2 ANATOMIA CZŁOWIEKA

3 Anatomia Człowieka Anatomia to dział nauk biologicznych, opisujący budowę, skład i kształt ciała człowieka. Termin Anatomia pochodzi od greckiego słowa anatemnein znaczącego krojenie, sekcja i odzwierciedla metody poznawania budowy ciała. Anatomię prawidłową człowieka przedstawia się w sposób opisowy (systematyczny), według uporządkowanej kolejności układów i narządów, lub topograficznie, według przestrzennego położenia narządów i układów względem siebie. W skład aparatu ruchu wchodzą: układ kostny, układ połączeń kostnych oraz układ mięśniowy. Układ szkieletowy (systema skeletale) Szkielet człowieka zbudowany jest z 206 kości, które spełniają wiele mechanicznych i metabolicznych funkcji. Szkielet utrzymuję masę ciała, zapewnia kształt ciała, chroni narządy wewnętrzne (mózg, serce, płuca), służy jako miejsce przyczepu ścięgien mięśni i więzadeł. W kościach zgromadzone są składniki mineralne, głównie wapń i fosfor, są one także miejscem wytwarzania szpiku kostnego. Budowa strukturalna kości. Tkanka kostna charakteryzuje się dużą twardością i lekkością, przy czym zachowuje bardzo dużą odporność na działanie sił zewnętrznych, zawdzięczając to swej budowie strukturalnej. Tkanka kostna zbudowana jest z blaszek kostnych. Układ i gęstość tych blaszek warunkuję właściwości mechaniczne tkanki kostnej. Dzieli się ją na: - istotę gąbczastą, w której blaszki kostne łącząc się, tworzą zwarte struktury nazywane beleczkami kostnymi. Beleczki kostne wytwarzają określony układ przebiegu uwarunkowany działaniem sił zewnętrznych. Istota gąbczasta występuje w środkowej części kości płaskich oraz wypełnia nasady kości długich. Między beleczkami kostnymi istoty gąbczastej znajduje się szpik kostny czerwony. - istota zbita, która głównie tworzy trzony kości długich i warstwę zewnętrzną kości płaskich. Istota zbita składa się z osteonów, które tworzą system Haversa, składający się z koncentrycznie ułożonych blaszek kostnych, tworzących w środku kanał, w którym przebiegają naczynia krwionośne i nerwy. Wewnątrz trzonu występuje jama szpikowa, gdzie wytwarzany jest szpik kostny żółty. 1

4 Zewnętrzna powierzchnia kości, z wyjątkiem powierzchni stawowych, pokryta jest tkanką łączną zwaną okostną, która jest mocno unaczyniona i unerwiona i pełni ważną funkcję w procesach rozrodczych, wzrostowych i regeneracyjnych kości. Kości dzielą się pod względem kształtu: - kości krótkie kości śródręcza, śródstopia; - różnokształtne - kości nadgarstka, stępu, kręgi; - kości płaskie kości czaszki, mostek, łopatka; - kości pneumatyczne kość czołowa, sitowa, klinowa, szczękowa; - kości długie udowa, ramienna, kości podudzia, przedramienia, obojczyk. Kościec człowieka dzieli się na: Kościec osiowy zalicza się do niego kręgosłup, żebra i mostek, tworzący rusztowanie tułowia i sylwetki człowieka. Kręgosłup (columna vertebralis) składa się z kręgów oraz 23 krążków międzykręgowych. Kręgosłup dzieli się na: - odcinek szyjny (pars cervicalis) - 7 kręgów, - odcinek piersiowy (pars thoracica) 12 kręgów, - odcinek lędźwiowy (pars lumbalis) - 5 kręgów, - odcinek krzyżowy - 5 kręgów, u osoby dorosłej tworzy kość krzyżową (os sacrum), - kość guziczna (os coccygis) składająca się z - 4 lub 5 kręgów w stanie zaniku, niewpływająca na mechanikę kręgosłupa. W budowie kręgu wyróżnia się trzon, jako główną część nośną, a kształt jego zależny jest od odcinka kręgosłupa, im niżej, tym trzon jest masywniejszy. Ku tyłowi od trzonu kręgu znajduje się łuk kręgu zamykający otwór kręgowy, od którego odchodzi 7 wyrostków: 2 poprzeczne (processus transversus), 1 kolczysty (processus spinosus), 4 wyrostki stawowe (processus articularis). W każdym odcinku kręgosłupa występują różnice w kształcie lub ilości wyrostków w odcinku lędźwiowym występują obustronnie wyrostki żebrowe (processus costalis), para wyrostków dodatkowych (processus acceserius) oraz wyrostki suteczkowate (processus mammillaris), Funkcje kręgosłupa: - amortyzacyjna poprzez krzywizny: lordozę szyjną i lędźwiową, kifozę piersiową i krzyżowo-guziczną oraz krążki międzykręgowe, chroni narządy wewnętrzne, głównie centralny układ nerwowy przed wstrząsami; - ochronna poprzez kanał rdzeniowy chroni rdzeń przed urazami zewnętrznymi; - podporowa rusztowanie górnej części szkieletu oraz miejsce przyczepu mięśni. 2

5 W szkielecie człowieka występuje 12 par żeber (costae): - 7 par prawdziwych, - 5 par rzekomych, z czego 3 pary łączą się z mostkiem za pośrednictwem chrząstki siódmej pary żeber oraz 2 pary żeber wolnych - niełączących się z mostkiem. Mostek (sternum) jest kością płaską, składa się z rękojeści, trzonu i wyrostka mieczykowatego. Krążki międzykręgowe (discus intervertabralis), pokryte są od górnej i dolnej strony warstwą chrząstki szklistej, stanowią jedną czwartą wysokości całego kręgosłupa. W płaszczyźnie strzałkowej kształt ich jest klinowaty. Krążek międzykręgowy składa się z pierścienia włóknistego (anulus fibrosus) oraz jądra miażdżystego w części środkowej (nucleus pulposus). Zadaniem krążków międzykręgowych jest wytworzenie krzywizn oraz tłumienie i amortyzowanie wstrząsów mechanicznych. Kości czaszki (cranium) dzielą się na część mózgową i trzewną (twarzową). Do części mózgowej zalicza się 7 kości: - czołową (frontale), - potyliczną (occipitale), - klinową (sphenoidale), - parzyste kości ciemieniowe (parietalia) - skroniowe (temporalia). Do części trzewioczaszki zalicza się kości parzyste: - nosowe (nosale), - szczękowe (maxilla), - jarzmowe (zygomaticum), - łzowe (lacrimale), - małżowiny nosowe dolne (concha nosalis inferior), - podniebienne (palatinum) oraz kości nieparzyste: - lemiesz (vomer), - sitowa (ethmoidale), - żuchwa (mandibula), - gnykowa (hyoideum). Do kości czaszki zalicza się również kosteczki słuchowe: młoteczek (malleus), kowadełko (incus), strzemiączko (stapes). 3

6 Kościec kończyny górnej dzieli się na kości obręczy i kończyny górnej wolnej. Do obręczy kończyny górnej zalicza się obojczyk (clavicula) i łopatkę (scapula). Kościec kończyny górnej wolnej tworzą: kość ramienna (humerus), kości przedramienia: łokciowa (ulna), promieniowa (radius). Szkielet ręki (ossa manus) dzieli się na trzy części: kości nadgarstka, tworzące dwa szeregi: wymieniając od strony kciuka szereg bliższy: kość łódeczkowata (scaphoideum), księżycowata (lunatum), trójgraniasta (triquetrum), grochowata (pisiforme), szereg dalszy: czworoboczna większa (trapezium), czworoboczna mniejsza (trapezoideum), główkowata (capitatum), haczykowata (hamatum). Śródręcze utworzone jest z pięciu kości, następnie wyróżniamy czternaście kości palców (ossa digitorum manus) zwanymi paliczkami (phalanges). Kończyna górna pełni funkcje manualną chwytną, natomiast kończyna dolna pełni funkcję podporową i lokomocyjną, stąd też różnice w budowie i ruchomości. Kościec kończyny dolnej dzieli się na kości obręczy i kości kończyny dolnej wolnej. Do obręczy kończyny dolnej zalicza się: kość miedniczną (os coxae), która składa się z trzech kości: biodrowej (ilium), łonowej (pubis) i kulszowej (ischii). Trzony tych kości łącząc się wytwarzają panewkę stawu biodrowego (acetabulum). Kości miedniczne łączą się z przodu spojeniem łonowym, natomiast z tyłu za pośrednictwem stawów krzyżowo-biodrowych, tworząc zwarte, mocne rusztowanie służące do utrzymania i przenoszenia sił mechanicznych oraz dającą oparcie dla kręgosłupa. Część wolną kończyny dolnej tworzą kości: udowa (femur), rzepka (patella), piszczelowa (tibia), strzałkowa (fibula). Kościec stopy (ossa pedis) dzieli się podobnie jak ręki na trzy części: kości stępu: skokowa (talus), piętowa (calcaneus), łódkowata (naviculare), trzy kości klinowe (cuneiformia), sześcienna (cuboideum), następnie pięć kości śródstopia i czternaście kości palców stopy (ossa digitorum pedis). Układ połączeń kości (systema juncturae ossium) stawowy, zaliczany jest do biernego aparatu ruchu. Przedstawia strukturę i rodzaje połączeń kostnych. Aby zrozumieć system działania aparatu ruchu człowieka, należy zapoznać się z podstawowymi zagadnieniami z zakresu mechaniki, dotyczącymi schematu osi i płaszczyzn. W mechanice wyróżnia się sześć stopni swobody trzy postępowe i trzy obrotowe. W aparacie ruchu człowieka generalnie wyróżnia się tylko trzy osie - obrotowe: - oś pionową (długa) biegnąca od góry ku dołowi ciała. - oś poprzeczną biegnąca od prawej ku lewej stronie ciała; - oś strzałkową biegnąca od przodu do tyłu ciała. 4

7 Płaszczyzny ciała: - płaszczyzna strzałkowa - dzieli ciało na część prawą i lewą. Nazwa pochodzi od szwu łączącego kości ciemieniowe czaszki. W tej płaszczyźnie występują ruchy zginania i prostowania. - płaszczyzna czołowa - dzieli ciało na część przednią i tylną. W tej płaszczyźnie występują ruchy odwodzenia i przywodzenia. - płaszczyzna poprzeczna dzieli ciało na część górna i dolną. W tej płaszczyźnie występują ruchy nawracania i odwracania (rotacyjne). W aparacie ruchu człowieka występują ruchy: - wahadłowe zginanie i prostowanie; - odwodzenie i przywodzenie; - rotacyjne nawracanie i odwracanie; ponadto, względem osi nietypowych występują ruchy: - przeciwstawiania i odprowadzania (staw nadgarstkowo śródręczny kciuka). Połączenia kości dzielą się na: - połączenia ścisłe ciągłe, w skład których wchodzą: - więzozrosty do tej grupy zalicza się szwy (połączenie między kośćmi mózgoczaszki), wklinowania (połączenia zębów z kością), więzozrost piszczelowostrzałkowy; - chrząstkozrosty krążki międzykręgowe, chrząstki żebrowe, spojenie łonowe, mostkowe, są to połączenia półścisłe; - kościozrosty powstają w wyniku kostnienia więzozrostów kość krzyżowa, szwy czaszki. - połączenia przerywane stawy. Większość połączeń kostnych stanowią połączenia stawowe, czyli maziowe, które charakteryzują się dużą ruchomością. W skład budowy takiego połączenia zalicza się: - powierzchni stawowych kości, pokrytych chrząstką szklistą; - torebkę stawową - która składa się z warstwy włóknistej zewnętrznej, łączącej się z okostną i błony maziowej wewnętrznej, wytwarzająca maź; - więzadeł wzmacniających i zabezpieczających połączenie kostne przed urazami. Często w tego typu połączeniach występują elementy dodatkowe, pochewki lub kaletki maziowe, służące do zmniejszenia tarcia ścięgien mięśni o wyrostki kostne. 5

8 Połączenia stawowe dzieli się według: - liczby osi obrotu występujących w danym stawie - jednoosiowe stawy międzypaliczkowe; - dwuosiowe staw łokciowy; - wieloosiowe staw ramienny, biodrowy. - liczby kości wchodzących w skład połączenia - prosty ukształtowany przez dwie powierzchnie stawowe np. staw ramienny, - złożony więcej niż dwie powierzchnie stawowe np. staw łokciowy; - kształtu powierzchni stawowych: - staw kulisty - staw ramienny, staw biodrowy - staw prosty, wieloosiowy; - staw kłykciowy - staw promieniowo-nadgarstkowy - staw złożony, dwu osiowy; - staw dwukłykciowy - staw kolanowy staw złożony, dwu osiowy; - staw obrotowy staw promieniowo-łokciowy bliższy i dalszy -staw złożony, jedno osiowe; - staw płaski - staw krzyżowo-biodrowy, międzynadgarstkowe, międzystępowe, żebrowokręgowe - prosty, ruchomość ograniczona mocnym aparatem więzadłowym. - staw zawiasowy - stawy międzypaliczkowe, łokciowy (część ramienno-łokciowa stawu), skokowo-goleniowy - prosty, jedna oś obrotu. - staw siodełkowy - staw nadgarstkowo-śródręczny kciuka - prosty, dwie osie obrotu; Poniżej przedstawiono charakterystykę wybranych, największych stawów w aparacie ruchu człowieka. Staw ramienny staw kulisty, prosty, wieloosiowy. Ruchy wykonywane w stawie - zginanie-prostowanie, odwodzenie przywodzenie, odwracanie-nawracanie. Staw biodrowy staw kulisto-panewkowy, prosty, wieloosiowy. Ruchy wykonywane w stawie - zginanie-prostowanie, odwodzenie przywodzenie, odwracanie-nawracanie. Staw łokciowy staw zawiasowo-obrotowy, złożony, dwuosiowy. Ruchy wykonywane w stawie - zginanie-prostowanie, odwracanie-nawracanie. Staw kolanowy staw zawiasowo-obrotowy, złożony, dwuosiowy. Ruchy wykonywane w stawie - zginanie-prostowanie, odwracanie-nawracanie. Staw promieniowo-nadgarstkowy staw kłykciowy, złożony, dwuosiowy. Ruchy wykonywane w stawie - zginanie-prostowanie, odwodzenie-przywodzenie. Staw skokowo-goleniowy staw zawiasowy, złożony, jednoosiowy. Ruchy wykonywane w stawie - zginanie-prostowanie. 6

9 Budowa i funkcja czynnego układu ruchu człowieka Czynny układ ruchu stanowi układ mięśniowy obejmujący mięśnie oraz narządy pomocnicze, tj. ścięgna, powięzi, bloczki, kaletki maziowe. Tkankę mięśniową podzielono pod względem budowy i funkcji na: tkankę poprzecznie prążkowaną i gładką. Mięśnie szkieletowe, stanowiące czynny aparat ruchu, zbudowane są z tkanki poprzecznie prążkowanej. Mięsień sercowy również zaliczany jest do tkanki poprzecznie prążkowanej, jednakże różni się właściwościami fizjologicznymi. Mięśnie szkieletowe unerwione są przez układ nerwowy somatyczny i praca ich jest zależna od naszej woli, natomiast mięśnie gładkie oraz mięsień sercowy, unerwione są przez układ nerwowy autonomiczny i praca ich nie jest zależna od naszej woli. Mięśniówka gładka znajduje się głównie w układzie trawiennym, moczowo-płciowym, ścianach naczyń krwionośnych. Charakteryzuje się wolnym, długo trwającym skurczem. Układ czynny ruchu obejmuje około 700 mięśni szkieletowych i stanowi 40% masy ciała, u osób trenujących może wynosić nawet 50% masy ciała. Mięsień szkieletowy zbudowany jest z włókien mięśniowych (komórek), pokrytych tkanką łączną włóknistą nazywaną śródmięsną, następnie włókna tworzą pęczki, otoczone omięsną. Zewnętrznie mięsień pokryty jest namięsną. Tkanka łączna otaczająca poszczególne części mięśni, biegnie wzdłuż włókien mięśniowych, wytwarzając ścięgna mięśni, które przymocowują się w większości do kości. Pojedyncze włókno mięśniowe zbudowane jest głównie z kurczliwych filamentów, aktyny i miozyny. Najmniejszą częścią kurczliwą mięśnia jest sarkomer, który składa się z nici białkowych grubych (miozyny) i cienkich (aktyny). Efektem tego ułożenia miofibryli jest w mikroskopie świetlnym obraz poprzecznego prążkowania mięśnia. Włókna tkanki poprzecznie prążkowanej dzielą się na szybkokurczliwe, nazywane białymi oraz wolnokurczliwe, nazywane czerwonymi. Włókna szybkokurczliwe generują dużą moc, lecz przez krótki okres czasu, natomiast włókna wolnokurczliwe wytwarzają mniejszą moc, lecz przez długi okres czasu. Spowodowane jest to różnicą w budowie komórkowej. We włóknach czerwonych znajduje się duża ilość mitochondrium i mioglobiny, która nadaje charakterystyczną barwę czerwoną. Włókna białe zawierają większą ilość miofibryli, lecz mniejszą mioglobiny i mitochondrium. Główne funkcje mięśni dotyczą mechanicznego ich działania: - stabilizacja ciała - pokonywanie oporu zewnętrznego, poprzez rozwijanie siły. Można ją wykonać w dwóch formach: 7

10 - statycznej: stabilizującej ciało oraz równoważącej opór zewnętrzny, przez co wzmacnia układ bierny; - dynamicznej: działanie koncentryczne pokonanie oporu zewnętrznego - zbliżenie przyczepów mięśnia poprzez skurcz oraz ekscentryczne ustąpienie oporowi zewnętrznemu oddalenie przyczepów mięśnia. Mięśnie w większości pełnią więcej niż jedną funkcję w danym stawie. Zależne to jest od ilości stopni swobody w stawie który obsługuje dany mięsień. Z tego względu funkcjonalnie dzielą się na aktony mięśniowe, stanowiące niezależną jednostkę funkcjonalną mięśnia, w której włókna mięśniowe maja zbliżony przebieg i wykonują określony ruch w stawie. Przykład - mięsień naramienny, który składa się z trzech części: przedniej, środkowej i tylnej. Mięśnie należy podzielić również ze względu na ilość stawów które obsługują: - jednostawowe mięsień: ramienny, naramienny, piersiowy większy, pośladkowy wielki, średni, mały; - dwustawowe mięsień dwugłowy ramienia, trójgłowy ramienia, dwugłowy uda, półścięgnisty, prosty uda; - wielostawowe mięśnie przedramienia i podudzia, obsługują wszystkie stawy nad którymi są położone. W skład układu mięśniowego zalicza się również narządy pomocnicze tj.: - powięzie są to mocne błony otaczające mięśnie wraz z ich ścięgnami. Służą do ustalenia położenia mięśnia wytwarzając kanał, w którym pracuje mięsień, lub grupa mięśniowa. - kaletki maziowe występują w miejscach, gdzie dochodzi podczas pracy mięśniowej do tarcia lub ucisku np. między kością a ścięgnem, skórą lub mięśniem. Budową przypominają pęcherzyki wypełnione mazią. - pochewki ścięgien obejmują ścięgna mięśni i służą do zmniejszenia tarcia i przez obecność w środku pochewki mazi, ułatwiają ślizganie się ścięgna po elementach kośćca. - bloczki mięśni służą do zmiany kierunku działania siły mięśnia. Mogą to być twory chrzęstne, kostne lub więzadłowe. 8

11 Pod względem funkcji mięśnie grzbietu podzielono na warstwę powierzchowną oddziaływującą na obręcz kończyny górnej oraz na warstwę głęboką stanowiącą właściwą mięśniówkę kręgosłupa. Mięśnie warstwy powierzchownej grzbietu: - mięsień czworoboczny - składa się z trzech części: zstępującej, poprzecznej i wstępującej. Skurcz obustronny całego mięśnia zbliża łopatki do kręgosłupa, natomiast skurcz części górnej unosi barki do góry, lub gdy są ustabilizowane pochyla głowę do tyłu. Przyczep początkowy guzowatość potyliczna zewnętrzna, więzadło karkowe, wyrostki kolczyste od siódmego szyjnego do dwunastego piersiowego. Przyczep końcowy część górna - obojczyk, środkowa wyrostek barkowy, tylna grzebień łopatki. - mięsień najszerszy grzbietu silnie przywodzi, tyłozgina i nawraca ramię w stawie ramiennym. Przyczep początkowy jest rozległy grzebień pośrodkowy kości krzyżowej, wyrostkach kolczystych kręgów lędźwiowych i sześciu dolnych piersiowych, grzebieniu biodrowym, trzech dolnych żebrach i kącie dolnym łopatki. Przyczep końcowy grzebień guzka mniejszego kości ramiennej. - mięśnie równoległoboczne dzielą się na równoległoboczny mniejszy i większy, lecz funkcjonalnie stanowią jedność. Zbliżają łopatki do kręgosłupa jednocześnie unosząc ją do góry. Przyczep początkowy równoległoboczny mniejszy na VI i VII wyrostku kolczystym kręgów szyjnych, większy od I do IV wyrostka kolczystego kręgów piersiowych. Przyczep końcowy brzeg przyśrodkowy łopatki. Największy mięsień warstwy głębokiej grzbietu: - mięsień prostownik grzbietu dzieli się na mięsień biodrowo-żebrowy oraz najdłuższy. Obustronny skurcz prostuje i tyłozgina kręgosłup, jednostronny skurcz zgina kręgosłup bocznie. Oddziałuję również na głowę prostuje i tyłozgina. Przyczep początkowy wspólny - powierzchnia grzbietowa kości krzyżowej, grzebień biodrowy, wyrostki kolczyste kręgów lędźwiowych. Przyczep końcowy kąty żeber, wyrostki poprzeczne wszystkich kręgów, aż do wyrostka sutkowatego kości skroniowej. 9

12 Mięśnie klatki piersiowej. - mięsień piersiowy większy składa się z trzech części: obojczykowej, mostkowo-żebrowej i brzusznej. Skurcz całego mięśnia wysuwa ramię do przodu i przywodzi ku sobie. Jest silnym przywodzicielem i nawracaczem kończyny górnej w stawie ramiennym. Skurcz części górnej mięśnia wysuwa ramię do przodu. Przyczep początkowy część obojczykowa - do końca mostkowego obojczyka, środkowa - do przedniej powierzchni mostka, brzuszna do przedniej blaszki pochewki m. prostego brzucha. Przyczep końcowy grzebień guzka większego kości ramiennej. - mięsień piersiowy mniejszy wysuwa obręcz kończyny górnej do przodu i w dół. Obniża całą obręcz kończyny górnej, tym samym oddala łopatki od kręgosłupa. Przyczep początkowy końce mostkowe żeber kostnych od III do V. Przyczep końcowy wyrostek kruczy łopatki. - mięsień zębaty przedni dzieli się na część górną i dolną. Skurcz całego mięśnia dociska łopatkę do żeber, przesuwa ją w bok i do przodu. Zapobiega oderwaniu się brzegu przyśrodkowego łopatki od żeber. Skurcz części dolnej ściąga kat dolny łopatki bocznie i ku przodowi, dzięki czemu mamy możliwość uniesienia ramienia do pionu. Przyczep początkowy zewnętrzna powierzchnia dziewięciu górnych żeber. Przyczep końcowy kąt górny, brzeg przyśrodkowy, kąt dolny łopatki od strony żebrowej. - mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne są głównymi mięśniami wdechowymi, unoszą żebra. Przyczep początkowy zewnętrzna, dolna krawędź żebra wyżej położonego. Przyczep końcowy włókna mięśnia kierują się przyśrodkowo w dół i przyczepiają się do górnej krawędzi żebra położonego niżej. - mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne są głównymi mięśniami wydechowymi, obniżają żebra. Przyczep początkowy wewnętrzna, górna krawędź żebra niżej położonego. Przyczep końcowy włókna mięśnia kierują się ku górze pod skosem w kierunku bocznym do dolnej krawędzi żebra położonego powyżej. - przepona jest głównym mięśniem wdechowym. Podczas skurczu obniża się, ściskając trzewia, dzięki czemu zwiększa rozmiar jamy klatki piersiowej, czyli powierzchni oddechowej. 10

13 Przyczep początkowy jest złożony powierzchnia przednia trzech trzonów kręgów lędźwiowych, wewnętrzna powierzchnia sześciu dolnych żeber i wyrostka mieczykowatego mostka. Przyczep końcowy środek ścięgnisty w kształcie trójlistnej koniczyny. Mięśnie jamy brzusznej stanowią ochronę trzewi oraz wytwarzają tłocznię brzuszną służącą stabilizacji i odciążeniu sił działających na kręgosłup. - mięsień skośny zewnętrzny brzucha obustronny skurcz tego mięśnia zgina tułów ku przodowi oraz unosi miednicę. Jednostronny skurcz skręca tułów przeciwną stronę. Przyczep początkowy zewnętrzna powierzchnia od V do XII żebra. Przyczep końcowy kresa biała, włókna biegną skośnie przyśrodkowo ku dołowi. - mięsień skośny wewnętrzny obustronny skurcz tego mięśnia zgina tułów ku przodowi oraz unosi miednicę. Jednostronny skurcz skręca tułów w tą samą stronę. Działając z powyższym zgina tułów bocznie. Przyczep początkowy powięź piersiowo-lędźwiowa, kresa pośrednia grzebienia biodrowego i więzadło pachwinowe. Przyczep końcowy kresa biała, włókna biegną skośnie przyśrodkowo ku górze, wytwarzając pochewkę m. prostego brzucha. - mięsień poprzeczny brzucha skurcz tego mięśnia zwęża objętość jamy brzusznej, doprowadzając do zwiększenia ciśnienia w niej panującego (podczas wciągania brzucha), wytwarzając m.in. z przeponą tłocznię brzuszną. Przyczep początkowy wewnętrzna powierzchnia sześciu dolnych żeber, powięzi piersiowo-lędźwiowej, wyrostki żebrowe kręgów lędźwiowych, warga wewnętrzna grzebienia biodrowego. Przyczep końcowy kresa biała, wytwarza wewnętrzną warstwa pochewki m. prostego brzucha. - mięsień prosty brzucha obustronny skurcz tego mięśnia zgina tułów ku przodowi oraz silnie unosi miednicę. Przyczep początkowy przednia powierzchnia od V do VII chrząstek żebrowych, wyrostek mieczykowaty. Przyczep końcowy gałąź górna kości łonowej i spojenie łonowe. 11

14 Równoczesny skurcz przepony wraz z mięśniami powłok brzucha wytwarza tłocznię brzuszną, która zmniejsza objętości trzewi, powodując wzrost ciśnienia w jamie brzucha, co ma ważne znaczenie w podstawowych czynnościach fizjologicznych, takich jak: oddawanie moczu i stolca oraz w czasie porodu, wymiotów, kaszlu. W sporcie pełni również bardzo istotną funkcję, gdyż zmniejsza w znacznym stopniu nacisk na krążki międzykręgowe, czyli odciąża kręgosłup, co jest bardzo istotne podczas ćwiczeń siłowych, gdy kręgosłup narażony jest na przeciążenia. Wybrane mięśnie kończyny górnej. - mięsień naramienny składa się z trzech aktonów, przedniego (obojczykowego), środkowego (barkowego) i tylnego (grzebieniowego). Skurcz całego mięśnia odwodzi ramię w stawie ramiennym, natomiast wyizolowany skurcz części przedniej przodozgina i nawraca, części tylnej tyłozgina i odwraca ramię w stawie ramiennym. Przyczep początkowy część przednia na obojczyku, środkowa na wyrostku barkowym, tylna na grzebieniu łopatki. Przyczep końcowy guzowatość naramienna kości ramiennej. - mięsień nadgrzebieniowy odwodzi ramię w stawie ramiennym. Przyczep początkowy dół nadgrzebieniowy łopatki. Przyczep końcowy guzek większy kości ramiennej. - mięsień dwugłowy ramienia jest mięśniem dwustawowym. Główne działanie tego mięśnia jest skierowane na staw łokciowy, gdzie silnie zgina i odwraca przedramię. W działaniu na staw ramienny, głowa długa wspomaga odwodzenie, a głowa krótka przodozgięcie kończyny w stawie ramiennym. Przyczep początkowy głowa długa guzek nadpanewkowy łopatki, krótka wyrostek kruczy łopatki. Przyczep końcowy guzowatość kości promieniowej. - mięsień ramienny zgina przedramię w stawie łokciowym. Przyczep początkowy przednia powierzchnia trzonu kości ramiennej. Przyczep końcowy guzowatość kości łokciowej. - mięsień trójgłowy ramienia prostuje przedramię w stawie łokciowym. Głowa długa przywodzi i prostuje ramię w stawie ramiennym. Przyczep początkowy głowa długa na guzku podpanewkowym łopatki, głowa przyśrodkowa na tylno-przyśrodkowej części trzonu, boczna na tylno-bocznej powierzchni trzonu kości ramiennej. 12

15 Przyczep końcowy wyrostek łokciowy kości łokciowej. - mięsień ramienno promieniowy zgina przedramię w stawie łokciowym, ponadto ustawia przedramię w pozycji neutralnej, czyli w uchwycie młotkowym. Przyczep początkowy brzeg boczny trzonu kości ramiennej. Przyczep końcowy wyrostek rylcowaty kości promieniowej. - mięsień zginacz promieniowy nadgarstka jest mięśniem dwustawowym. Zgina dłoniowo rękę i odwodzi w kierunku promieniowym (na zewnątrz), ponad to zgina i nawraca przedramię w stawie łokciowym. Przyczep początkowy nadkłykieć przyśrodkowy kości ramiennej. Przyczep końcowy podstawa II i III kości śródręcza od strony dłoniowej. - mięsień zginacz łokciowy nadgarstka jest mięśniem dwustawowym. Zgina dłoniowo rękę i odwodzi w kierunku łokciowym (do środka), ponad to zgina przedramię w stawie łokciowym. Przyczep początkowy nadkłykieć przyśrodkowy kości ramiennej. Przyczep końcowy podstawa V kości śródręcza. - mięsień zginacz powierzchowny palców jest mięśniem wielostawowym. Zgina dłoniowo rękę wraz z palcami oraz przedramię w stawie łokciowym. Przyczep początkowy nadkłykieć przyśrodkowy kości ramiennej i wyrostku dziobiastym kości łokciowej. Przyczep końcowy podstawy paliczków środkowych od II do V palca. - mięsień prostownik palców jest mięśniem wielostawowym. Prostuje grzbietowo rękę i palce, ponad to słabo zgina przedramię w stawie łokciowym. Przyczep początkowy nadkłykieć boczny kości ramiennej. Przyczep końcowy podstawy dalszych paliczków palców od II do V. Mięśnie kończyny dolnej. - mięsień biodrowo-lędźwiowy jest najsilniejszym zginaczem uda w stawie biodrowym, ponad to przywodzi i odwraca udo. Przyczep początkowy lędźwiowy większy warstwo powierzchowna - na bocznej powierzchni trzonów ostatniego piersiowego i czterech lędźwiowych, warstwa głęboka wyrostki żebrowe wszystkich kręgów lędźwiowych. M. biodrowy wachlarzowato, na wewnętrznej powierzchni talerza biodrowego. Przyczep końcowy krętarz mniejszy kości udowej. - mięsień pośladkowy wielki jest najsilniejszym prostownikiem uda w stawie biodrowym i tyło-zginaczem, ponad to przywodzi i odwraca udo. Przy 13

16 ustabilizowanych kończynach wysuwa miednicę do przodu. Przyczep początkowy na pograniczu powierzchni pośladkowej talerza biodrowego oraz kości krzyżowej. Przyczep końcowy guzowatość pośladkowa kości udowej. - mięsień pośladkowy średni i mały najsilniejszą i główną ich funkcją jest odwodzenie uda w stawie biodrowym, dodatkowo większość włókien tego mięśnia zgina i nawraca udo. Przy ustabilizowanych kończynach pochylają miednicę bocznie. Przyczep początkowy na powierzchni pośladkowej talerza biodrowego, pośladkowy średni między kresą pośladkową przednią a tylną, pośladkowy mały poniżej - między kresą pośladkową dolną a przednią. Przyczep końcowy krętarz większy kości udowej. - mięsień przywodziciel długi silnie przywodzi, słabo zgina i odwraca udo w stawie biodrowym. Przyczep początkowy gałąź dolna kości łonowej. Przyczep końcowy dolna część wargi przyśrodkowej kresy chropowatej kości udowej. - mięsień przywodziciel krótki silnie przywodzi, słabo zgina i odwraca udo w stawie biodrowym. Przyczep początkowy gałąź dolna kości łonowej. Przyczep końcowy górnej części wargi przyśrodkowej kresy chropowatej kości udowej. - mięsień przywodziciel wielki dzieli się na część przednią i tylną. Część przednia przywodzi, zgina i odwraca udo w stawie biodrowym, natomiast część tylna prostuje, nawraca i również przywodzi udo. Przyczep początkowy gałąź dolna kości łonowej i gałęzi kości kulszowej aż do guza kulszowego. Przyczep końcowy warga przyśrodkowa kresy chropowatej kości udowej oraz nadkłykciu przyśrodkowym kości udowej. - mięsień smukły jest mięśniem dwu stawowym. W działaniu na staw kolanowy zgina i nawraca podudzie, natomiast w działaniu na staw biodrowy przywodzi, odwraca i słabo zgina udo. Przyczep początkowy gałąź dolna kości łonowej. Przyczep końcowy poniżej kłykcia przyśrodkowego kości piszczelowej. mięsień czworogłowy uda główną funkcją tego mięśnia jest prostowanie 14

17 podudzia w stawie kolanowym. W skład tego mięśnia wchodzi również m. prosty uda, który jest mięśniem dwu stawowym. W stawie biodrowym zgina, odwodzi i odwraca udo. Przyczep początkowy prosty uda na kolcu biodrowym przednim dolnym, obszerny boczny na bocznej powierzchni trzonu kości udowej, obszerny przyśrodkowy na przyśrodkowej powierzchni trzonu, obszerny pośredni na przedniej powierzchni trzonu. Przyczep końcowy guzowatość kości piszczelowej. - mięsień dwugłowy uda jest mięśniem dwu stawowym. W działaniu na staw kolanowy zgina i odwraca podudzie, natomiast głowa długa tego mięśnia prostuje, przywodzi i odwraca udo w stawie biodrowym. Przyczep początkowy głowa długa na guzie kulszowym, głowa krótka na tylnej powierzchni trzonu kości udowej. Przyczep końcowy głowa kości strzałkowej. - mięsień półścięgnisty jest mięśniem dwu stawowym. W działaniu na staw kolanowy zgina i nawraca podudzie, natomiast w stawie biodrowym prostuje i słabo przywodzi udo. Przyczep początkowy guz kulszowy. Przyczep końcowy poniżej kłykcia przyśrodkowego kości piszczelowej. - mięsień trójgłowy łydki składa się z mięśnia brzuchatego łydki oraz płaszczkowatego i jest mięśniem dwu stawowym. Główną jego funkcją jest zginanie podeszwowe stopy (dociskanie stopy do podłoża) oraz odwracanie i przywodzenie. W działaniu na staw kolanowy słabo zgina i rotuję podudzie. Przyczep początkowy m. brzuchatego nadkłykieć przyśrodkowy i boczny kości udowej. Przyczep początkowy m. płaszczkowatego tylna, górna powierzchnia trzonu kości piszczelowej i głowie strzałki. Przyczep końcowy - wspólny na guzie piętowym. - mięsień piszczelowy przedni najsilniej zgina grzbietowo stopę, przywodzi ją i odwraca. Odgrywa ważną rolę w utrzymaniu wysklepienia stopy. Przyczep początkowy kłykieć boczny kości piszczelowej. Przyczep końcowy od strony podeszwowej kość klinowa przyśrodkowa i I kości śródstopia. - mięsień piszczelowy tylni jest najsilniejszym odwracaczem i przywodzicielem stopy, słabiej zgina podeszwowo stopę. Odgrywa ważną rolę w utrzymaniu 15

18 wysklepienia stopy. Przyczep początkowy tylna powierzchnia trzonów kości piszczelowej i strzałkowej. Przyczep końcowy kość łódkowa, sześcienna, klinowate i trzy środkowe kości śródstopia. - mięsień strzałkowy długi silnie nawraca i odwodzi stopę oraz zgina podeszwowo. Odgrywa ważną rolę w utrzymaniu wysklepienia stopy. Przyczep początkowy kłykieć boczny kości piszczelowej, głowa strzałki. Przyczep końcowy podstawa I kości śródstopia, kość klinowata przyśrodkowa. Układ nerwowy ( systena nervosum) składa się z układu nerwowego ośrodkowego, obwodowego oraz autonomicznego (wegetatywnego). Układ nerwowy ośrodkowy składa się z mózgowia oraz rdzenia kręgowego. Mózgowie pod względem rozwojowym dzieli się na: kresomózgowie, międzymózgowie, śródmózgowie, most, rdzeń przedłużony oraz móżdżek. Strukturę nazywaną pniem mózgu tworzą: międzymózgowie, śródmózgowie, most oraz rdzeń przedłużony. Rdzeń kręgowy znajduje się wewnątrz kanału kręgowego. Zaczyna się na wysokości otworu wielkiego kości potylicznej, a kończy się na wysokości I-II kręgu lędźwiowego stożkiem rdzeniowym, a przedłużeniem niego jest nić końcowa. Od rdzenia kręgowego odchodzi 31 par nerwów rdzeniowych: - 8 szyjnych, - 12 piersiowych, - 5 lędźwiowych, - 5 krzyżowych i 1 guziczny., - do układu nerwowego obwodowego zalicza się również 12 par nerwów czaszkowych. Nerwy rdzeniowe tworzą sploty, kolejno od góry: - splot szyjny (C1-C4), - splot ramienny (C5-Th1), - 12 par nerwów międzyżebrowych, - splot lędźwiowy (Th12-L4) - krzyżowy (L5-Co1). Nerwy rdzeniowe dzieli się pod względem funkcji na: nerwy czuciowe, przewodzące bodźce z receptorów do układu ośrodkowego droga aferentna oraz ruchowe, przewodzące bodźce z układu ośrodkowego do mięśni droga eferentna. 16

19 Prezentowany materiał stanowi podstawę do dalszego zgłębiania wiedzy z zakresu anatomii człowieka. Źródła: 1. Bochenek A., Reicher M. Anatomia Człowieka, PZWL, Warszawa Gołębiewska J., Jóźwiak A., Pacelt B., Zieliński J. Zeszyt do ćwiczeń z anatomii człowieka. AWF Warszawa Ignasiak Z., Anatomia układu ruchu. Elsevier Urban & Partner, Wrocław Ignasiak Z., Janusz A., Jarosińska A. Anatomia człowieka, AWF, Wrocław Kopf-Maier P. Atlas anatomii człowieka. PZWL, Warszawa Marecki M. Anatomia funkcjonalna w zakresie studiów wychowania fizycznego i fizjoterapii. AWF Poznań Schunke M., Schulte E., Schumacher U. Prometeusz. Atlas anatomii człowieka. MedPharm Polska Sokołowska-Pituchowa J. Anatomia człowieka, PZWL, Warszawa Wiszomirska I., Anatomia układu ruchu człowieka. Almamer, Warszawa

20 BIOMECHANIKA

21 Wprowadzenie do biomechaniki układu ruchu człowieka. Biomechanika jest nauką interdyscyplinarną o podłożu biologicznym. Zajmuje się badaniem i opisem mechanicznych skutków ruchu człowieka, działaniem wewnętrznych i zewnętrznych sił na ciało. Dziedzina ta łączy w tym celu głównie wiedzę z zakresu anatomii funkcjonalnej, fizjologii i fizyki. Wewnętrzne siły działające na aparat ruchu to siły generowane przez mięśnie na kości jako dźwignie i stawy jako połączenia. W mechanice nazywa się to siłownikami. Aby mięśnie wykonały pracę zewnętrzną potrzebne jest pobudzenie, inicjowane przez układ nerwowy. Te zjawisko nazywa się potencjałem czynnościowym mięśni. Impuls nerwowy wyzwala potencjał czynnościowy mięśnia, w skutek czego dochodzi do wyzwolenia energii chemicznej, która z kolei zamieniana jest na pracę mechaniczną oraz energię cieplną. Mięśnie nawet w spoczynku wykazują aktywność elektryczną i nazywa się to właśnie potencjałem czynnościowym mięśni. Funkcją układu ruchowego, czyli kości, stawów i mięśni, jest zdolność wyzwalania mocy, a w połączeniu z układem sterowania, czyli układem nerwowym stanowi potencjał ruchowy człowieka. Znajomość właściwości anatomicznych i fizjologicznych mięśni jest podstawą do zrozumienia potencjału ruchowego człowieka. Praca mięśniowa wymaga przemian energetycznych, a to wiąże się z kosztem jej uzyskania, czyli sprawnością energetyczną. Silnik spalinowy posiada sprawność 40%, czyli generuje 40% pracy mechanicznej a resztę stanowi energia cieplna, natomiast maksymalna sprawność mięśni człowieka wynosi 20-25%, reszta to energia cieplna. Biomechanika zajmuje się poznaniem struktury ruchów człowieka w zakresie kinematycznym droga, czas, prędkość, przyśpieszenie, dynamicznym siła, moment siły, praca, moc, energia. Siły działające na człowieka dzieli się na: siły zewnętrzne - grawitacja, opór przeciwnika, obciążenie zewnętrzne, wiatr, tarcie, prąd wody, reakcja podłoża; siły działające wewnątrz układu - głównie siły generowane przez mięśnie, opór tkanek biernych, tarcie powierzchni stawowych. 1

22 Czynności mięśni Czynnością mięśniową nazywany działanie mięśnia, któremu towarzyszy elektryczny potencjał czynnościowy. Mięśnie mogą wykonać określoną czynność w warunkach dynamicznych oraz statycznych. W dynamice wyróżniamy czynność: koncentryczną - podczas skurczu koncentrycznego mięsień ulega skróceniu, a przyczep końcowy i początkowy zbliżają się do siebie. Mięsień pokonuje opór zewnętrzny - przykład zginanie przedramienia w stawie łokciowym - podnoszenie obciążenia. ekscentryczną - mięsień ulega kontrolowanemu wydłużeniu, czyli przyczep końcowy i początkowy oddalają się do siebie. Mięsień ustępuje pod oporem zewnętrznym - przykład prostowanie przedramienia w stawie łokciowym - opuszczanie obciążenia. w warunkach statycznych: izometryczna - mięsień nie zmienia swojej długości, przyczep końcowy i początkowy nie zmienia położenia. Siła mięśniowa i opór zewnętrzny równoważy się przykład - zatrzymanie ruchu w stawie łokciowym praca w warunkach statycznych. Podczas intensywnej pracy izometrycznej dochodzi do zwiększenia ciśnienia w naczyniach krwionośnych oraz utrudnienia przepływu krwi. Pod względem rodzaju skurczu mięśniowego, czyli napięcia mięśnia w stosunku do jego długości, wyróżnia skurcz: izometryczny - wzrasta napięcie mięśnia przy stałej długości. Wynikiem jego nie jest ruch ale utrzymanie części ciała w stałym położeniu; auksotoniczny mieszany - zmiana się jednocześnie długość i napięcie mięśni. Jest najczęściej występującym rodzajem skurczu podczas aktywności fizycznej - podczas chodzenia, biegania. Mięśnie względem układu ruchu pełnią funkcję: stabilizującą tworzą stabilną podstawę dla mięśni wykonujących daną czynność. Przykład: mięśnie obręczy kończyny górnej i grzbietu dają stabilizację dla mięśni kończyny górnej, aby mogły wykonać dany ruch. równoważącą przeciwdziałanie siłom zewnętrznym, poprzez utrzymanie danego segmentu ciała w danej pozycji. Przykład: utrzymanie przedmiotu trzymanego w dłoni, przy wysuniętej do przodu kończynie górnej. Czynność ta wymaga napięcia mięśni grzbietu, w celu utrzymania pozycji pionowej. 2

23 wzmacniającą zabezpieczenie układu biernego ruchu, a dokładnie torebek stawowych i więzadeł przed uszkodzeniem. Zewnętrznym przejawem czynności mięśniowej jest rozwijana siła (F), która w ujęciu fizyki jest iloczynem masy (m) i przyśpieszenia i określa ją druga zasada dynamiki Newtona. F = m a W odniesieniu do aparatu ruchu, przyjmuje się że siła mięśniowa to zdolności do pokonywania oporu zewnętrznego lub przeciwdziałania mu kosztem wysiłku mięśniowego. W warunkach laboratoryjnych natomiast siłę mięśniową przedstawia się jako wielkość momentu siły rozwijanego przez mięśnie w pojedynczym, maksymalnym, izometrycznym skurczu bez ograniczenia czasu jego trwania. Wartość rozwijanej siły mięśniowej zależna jest od prędkości jego skracania. Zależność między siłą a prędkością skracania mięśni określa równanie Hilla, które dowodzi iż wraz ze zwiększeniem się prędkości ruchu, a zatem zmniejszeniem oporu, maleje wartość siły mięśniowej. Wartość siły mięśniowej wzrasta wraz z zwiększeniem oporu, natomiast prędkość ruchu maleje. W praktyce - im mniejszy opór zewnętrzny, tym można osiągnąć większą prędkość ruchu, przy użyciu mniejszego nakładu sił, natomiast gdy opór rośnie, to maleje prędkość z jaką można wykonać ruch, ale rośnie wkład siły jaką należy włożyć aby pokonać opór. W sporcie informacje o tym, w jakim czasie dany sportowiec osiąga maksymalną siłę i utrzymuje określony jej poziom niewątpliwie poszerzają ocenę jego możliwości fizycznych. Umożliwiają to pomiary maksymalnej siły w warunkach statycznych oraz dynamicznych, z wykorzystaniem specjalnych urządzeń. W wyniku pomiaru siły w warunkach dynamicznych uzyskuje się wartość mocy. Miarą mocy (P), jako wielkości mechanicznej, jest stosunek pracy (W) do czasu jej wykonania (t) wyrażoną w jednostce wat (W). Moc można wyrazić również jako iloczyn siły (F) i prędkości (v): s - droga. W F s s P = --- = = F --- = F v t t t W ruchu obrotowym moc jest iloczynem momentu siły i prędkości kątowej: P = M ω M - moment siły, ω - prędkość kątowa. 3

24 Moc jako cecha charakteryzująca możliwości fizyczne człowieka w praktyce sportowej nazywana jest siłą dynamiczną - zdolność układu nerwowo-mięśniowego do pokonywania oporu zewnętrznego z możliwie największą szybkością skracania mięśni. W biomechanice oceny siły mięśniowej dokonuje się głównie w laboratorium, z wykorzystaniem specjalistycznych stanowisk i urządzeń. W warunkach statycznych stosuje się metodę pomiaru maksymalnego momentu siły wybranej grupy mięśniowej np. zginaczy stawu kolanowego. W celu przeprowadzenia takiego pomiaru potrzebne jest specjalistyczne urządzenie, umożliwiające stabilizację badanego oraz wybranego segmentu ciała np. kończyny dolnej, w celu uniemożliwienia wpływu siły sąsiednich mięśni na wynik pomiaru badanej grupy mięśni. Wynik podany jest w Nm (niuton x metr). Ryc.1. Wykorzystanie warunku równowagi dźwigni kostnej (podudzia) do pomiaru momentów sił zginaczy stawu kolanowego. D dynamometr, F z siła zewnętrzna, F m zastępcza siła mięśniowa zginaczy stawu kolanowego, r z ramię siły zewnętrznej, r m ramię siły mięśniowej. W warunkach dynamicznych możliwy jest pomiar mocy - siły dynamicznej. Pomiary siły mięśniowej w dynamice można przeprowadzić w warunkach pracy koncentrycznej lub ekscentrycznej oraz przy stałej prędkości ruchu (warunki izokinetyczne) lub przy stałym obciążeniu (warunki izotoniczne). Powyższe pomiary można przeprowadzić na wybranej grupie mięśniowej (zginacze, prostowniki), lub na całym łańcuchu biokinematycznym. 4

25 Metodą pomiaru mocy jest między innymi wysokość uniesienia środka ciężkości na platformie tensometrycznej, lub ocena spadku mocy w czasie na równi pochyłej. Obecny zakres badań i wiedzy dotyczący sposobów zwiększania możliwości fizycznych sportowca, umożliwia precyzyjne określenie, jaki rodzaj możliwości siłowych będzie celem treningu, a używanie ogólnego pojęcia trening siłowy, jest nieprecyzyjne. W tym celu sprecyzowano następujące definicje wymienionych cech: siła mięśniowa to zdolność do pokonania jak największego oporu zewnętrznego, lub przeciwdziałanie temu oporowi - w warunkach treningowych za pomocą ćwiczeń testowych (wyciskanie sztangi leżąc) lub w warunkach laboratoryjnych zdolność rozwinięcia w warunkach statyki maksymalnej wartości momentu siły mięśniowej; moc jest to zdolność do pokonania oporu zewnętrznego z możliwie największą prędkością ruchu. Aby osiągnąć pożądany efekt treningowy, należy zastosować odpowiednią wartość procentową ciężaru maksymalnego (CM): I strefa małego oporu zewnętrznego mocy szybkościowej moc rozwijana przy małej wartości siły i dużej prędkości zakres CM do 50%; II strefa średniego oporu zewnętrznego mocy maksymalnej moc rozwijana przy optymalnych wartościach siły i prędkości zakres 50 70% CM uzyskuje się najwyższą moc. III strefa dużego oporu zewnętrznego moc siłowa moc rozwijana przy dużych wartościach siły i małej prędkości zakres powyżej 70% CM. Moc zmniejsza się wraz ze wzrostem obciążenia. wytrzymałość siłowa - zdolność do rozwijania określonego poziomu siły, możliwie najwyższego, w jak najdłuższym czasie jego trwania, ze zbliżoną intensywnością. lokalna wytrzymałość siłowa - zdolność do rozwijania jak największego lub określonego poziomu siły, w jak najdłuższym czasie, przez określoną grupę mięśniową. masa mięśniowa w praktyce sportowej jest to obwód podany w cm 2 danej grupy mięśniowej np. obwód uda, ramienia, w pełnym napięciu mięśni, natomiast w warunkach laboratoryjnych jest to powierzchnia przekroju poprzecznego mięśnia w cm 2. Celem zwiększenia masy mięśniowej przez sportowców jest podniesienie poziomu siły i mocy oraz poprawa wyglądu sportowca, np. kulturystyka. 5

26 Omawiając skurcz mięśnia, należy wyjaśnić pojęcie jednostki motorycznej. Precyzyjne sterowanie skurczem mięśni, posiadających tysiące włókien mięśniowych jest możliwe dzięki ich podziałowi na jednostki czynnościowe - motoryczne. Pojedynczy motoneuron, tworzący nerw ruchowy, poprzez swoją wypustkę - akson, dociera do mięśnia i rozgałęzia się na wiele cienkich gałązek, które unerwiają włókna mięśniowe, tworząc wraz z nimi część mięśnia, która może kurczyć się niezależnie od pozostałych części. Pobudzenie danego motoneuronu powoduje jednoczesną aktywność wszystkich unerwianych przez niego włókien mięśniowych. W zależności od potrzebnej siły do wykonania czynność, aktywowana będzie odpowiednia ilość jednostek motorycznych. Precyzja i siła jednostki motorycznej zależna jest od ilości włókien mięśniowych w danej jednostce. Jednostka motoryczna zawierająca małą liczbę włókien mięśniowych będzie odpowiadać za precyzję ruchu, kosztem siły, np. mięśnie ręki. W mięśniach, w których jednostka motoryczna obejmuje kilka tysięcy włókien mięśniowych, będzie generowała dużą siłę, lecz małą precyzję, np. mięśnie kończyn dolnych. Źródło. 1. Bober T., Zawadzki J.: Biomechanika układu ruchu człowieka. BK, Wrocław Trzaskoma Z., Trzaskoma Ł.: Kompleksowe zwiększanie siły mięśniowej sportowców. Biblioteka Trenera Warszawa Urbanik Cz.: Zagadnienia biomechaniki sportu technika ruchu. AWF, Warszawa Wit A.: Zeszyt do ćwiczeń z biomechaniki. Praca zbiorowa pod red Wit A. AWF Warszawa

27 FIZJOLOGIA WYSIŁKU

28 Podstawy fizjologii wysiłku. Fizjologia wysiłku zajmuje się opisem zmian, które zachodzą w ustroju pod wpływem wysiłku fizycznego. Znajomość prawideł fizjologii wysiłku jest niezbędną wiedzą dla osób związanych ze sportem zarówno amatorsko jak i zawodowo profesjonalnie (trener, zawodnik, instruktor, nauczycieli wychowania fizycznego). Aparat ruchu człowieka składa się z układu kostnego, stawowego oraz mięśniowego. Układ kostny i stawowy czyli bierny pełni funkcję podporową, natomiast układ czynny ruchu tworzą mięśnie, których czynnością kieruje ośrodkowy układ nerwowy, a dokładniej ośrodki motoryczne znajdujące się w mózgowiu. Mięśnie szkieletowe Tkanka mięśniowa szkieletowa nazywana także poprzecznie prążkowaną zbudowana jest z włókien mięśniowych (komórek mięśniowych) o kształcie wrzecionowatym, rozciągających się na całej długości mięśnia. Pojedyncze włókno mięśniowe pokryte jest tkanką łączną nazywaną śródmięsną. Następną tkanką łączną pokrywającą pęczek włókien (około 20) nazywa się omięsną. Cały mięsień pokryty jest mocną, grubą tkanką łączną nazywaną namięsną lub powięzią mięśnia. Wszystkie te warstwy są połączone ze sobą i to one wytwarzają ścięgna, które w większości przymocowane są do kości i przenoszą siły generowane przez mięśnie na szkielet. Wnętrze włókienka mięśniowego zbudowane jest z kurczliwych filamentów (nici białkowych) aktyny i miozyny, nazywanymi miofibrylami. Najmniejszą częścią kurczliwą mięśnia jest sarkomer, który jest fragmentem miofibryli ograniczony dwiema błonami Z. Sarkomer składa się z nici białkowych cienkich (aktyny), które przyczepiają się jednym końcem do błony Z, drugim skierowane są do środka sarkomeru oraz nici białkowych grubych (miozyny) ułożonych równolegle między nićmi aktyny pośrodkowo, nie łącząc się z błonami Z. Powstaje przez to w mikroskopie świetlnym obraz poprzecznego prążkowania mięśnia. W zależności od ilości miofibryli włókna mięśniowe mogą być bogate w sarkoplazmę (włókna czerwone), lub też ubogie w nią (włókna białe). W sarkoplazmie włókien czerwonych, nazywanych również wolnokurczliwymi ST, znajduje się więcej mioglobiny oraz duża ilość mitochondrium, co powoduje, że włókna czerwone pracują wolniej i generują mniejszą siłę, lecz długo i są bardziej odporne na zmęczenie. Włókna białe nazywane szybkokurczliwymi FT, zawierają dużą ilość miofibryli, przez co mniej sarkoplazmy, natomiast posiadają mniejszą ilość mioglobiny 1

29 i mitochondrium. Włókna te generują dużą siłę i prędkość skurczu, lecz szybko ulegają zmęczeniu. Mechanizm skurczu mięśnia. Mechanizmem skurczu mięśnia jest przesuwanie się w stosunku do siebie dwóch filamentów, przy czym cienki filament (aktyna) przesuwa się w kierunku środka grubego filamentu (miozyny). Przesunięcia aktyny w kierunku środka sarkomeru odbywają się za pośrednictwem miozynowych mostków poprzecznych, które łączą się z receptorami aktyny. Następujące po sobie odłączania mostków od nici aktyny i ponowne łączenie się z nią w nowych miejscach powoduje skurcz sarkomeru. Podczas skurczu ten proces powtarza się od 5-6 razy. Mięśnie szkieletowe mogą się skracać w granicach 30% swojej długości spoczynkowej. Reakcji filamentów miozyny i aktyny towarzyszy zmiana energii chemicznej - hydroliza ATP (adenozynotrifosforanu) na energię mechaniczną, która uwalniana jest w chwili odszczepienia P (fosforanu) od ATP pod wpływem ATP-azy (enzym rozkładający ATP), w wyniku czego powstaje ADP (adenozynodifosforan) oraz P (fosforan). ATP ATP-aza = ADP + P - jest to proces odwracalny. Nici miozyny i aktyny mają stałą długość, zmienia się jedynie wraz ze skurczem mięśnia obszar ich wzajemnego zachodzenia na siebie. Rodzaje skurczów mięśniowych Jednym z podziałów fizjologicznych skurczy mięśniowych jest podział na skurcze pojedyncze, tężcowe niezupełne i tężcowe zupełne. skurcz pojedynczy - po każdym skurczu pojedynczym następuje pełny rozkurcz. Ten rodzaj skurczu generuje najmniejszą siłę; skurcz tężcowy niezupełny - częstotliwość skurczów pozwala na częściowy rozkurcz po każdym kolejnym skurczu, czyli podczas fazy rozkurczu następuje następne pobudzenie. Generuję większą siłę od pojedynczego, ale mniejszą od zupełnego; skurcz tężcowy zupełny - podczas skurczu tężcowego zupełnego mięsień pozostaje w stałym napięciu, bez fazy rozkurczu. Ten rodzaj skurczu generuje największą siłę. W fizjologii wysiłku wyróżnia się również: skurcz izometryczny podczas którego wzrasta napięcie mięśnia, ale jego długość nie ulega zmianie; 2

30 skurcz izotoniczny podczas którego nie zmienia się napięcie mięśnia, zmienia się natomiast jego długość; skurcz auksotoniczny w tym rodzaju skurczu zmienia się równocześnie napięcie mięśnia oraz jego długość. Jest najczęściej występującym skurczem. Skurcze wykonywane w dynamice przeważnie mają charakter mieszany, więc zalicza się je do rodzaju skurczów auksotonicznych. W jednym czasie może nastąpić zmiana napięcia poprzez wzrost obciążenia, zmiana długości podczas odbicia lub lądowania oraz momenty zatrzymania ruchu wyhamowanie, zmiana kierunku ruchu. Źródła pozyskiwania energii przez mięśnie. Bezpośrednim źródłem energii do skurczu mięśni jest ATP (adenozynotrifosforan), który jest resyntezowany z: fosfokreatyny - jest pierwszym substratem resyntezy ATP, posiadająca wysokoenergetyczne wiązanie. Podczas rozpadu fosfokreatyny na kreatynę i część fosforanową enzym kinazy kreatynowej (Ck) przenosi na ADP fosforan w wyniku czego powstaje ATP. Ilość fosfokreatyny jest jednak niewielka i wystarcza na około 8 sekund wysiłku o maksymalnej lub submaksymalnej intensywności. Fosfokreatynę zalicza się do źródeł energii umożliwiających uzyskać maksymalną mocą anaerobowa MMA niekwasomlekowa. glikoliza beztlenowa następuje rozkład glukozy do pirogronianu. W warunkach braku tlenu przekształcany jest w mleczan. Z tego procesu uzyskuje się dwie cząsteczki ATP. Proces ten umożliwia uzyskanie maksymalnej mocy anaerobowej kwasomlekowej MMA i trwa około 30 sekund. Proces ten powoduje wzrost stężenia kwasu mlekowego w mięśniach i krwi, co prowadzi do obniżenia sprawności kurczliwych włókien mięśniowych. glikoliza tlenowa podobnie jak w beztlenowej, etap pierwszy rozpadu prowadzi do pirogronianu, a w obecności tlenu, pirogronian przechodzi w cykl przemian tlenowych - cykl Krebsa. Nazywany jest procesem tlenowym niekwasomlekowym, umożliwia długotrwały czas pracy. W procesie glikolizy tlenowej, z jednej cząsteczki glukozy powstaje 38 cząsteczek ATP, ale warunkiem jego działania jest obecność tlenu w komórkach. wolne kwasy tłuszczowe katabolizowane są na drodze przemian tlenowych. W procesie utleniania z jednej cząsteczki powstaje 129 cząsteczek ATP. Jest to 3