Физическая работоспособность
Содержание
Физическая нагрузка и физическая работоспособностьПравить
«Методическое планирование программы тренировок»
Научное руководство под ред. профессора Л.П. Лысова, 2016
Физическая нагрузка не всегда соответствует выполненной механической работе. Наряду с динамическим компонентом (движение, перемещение в пространстве тела или его частей), в реализации которого участвуют концентрические и эксцентрические сокращения мышц, обычно выполняется также статический компонент (поддержание позы) с изометрическими сокращениями. Хотя в последнем случае нет видимого укорочения мышцы (т. е. с точки зрения физики механическая работа не производится), в мышечных клетках тем не менее происходит постоянное движение актиновых и миозиновых миофиламентов и, следовательно, выполняется мышечная работа. Таким образом, необходимо различать механическую работ) и тот физиологический эффект, который она оказывает на организм.
Физическая работоспособность - это способность человека к выполнению физической работы, о чем судят прежде всего на основании реакций его физиологических систем. При этом определяющими факторами являются тренированность и врожденные способности. Кроме этого, на работоспособность влияют возраст, пол, общее состояние здоровья, конституция и мышечная масса, а также влияние окружающей среды [например, время дня (циркадианные ритмы), температура, содержание кислорода в воздухе].
Границы физической работоспособности определяются по тому, как долго может выполняться определенная мышечная работа и насколько хорошо регулируются физиологические функции, ответственные за снабжение мускулатуры кислородом и питательными веществами. Умеренная работа может выполняться неопределенно долго. В этом случае сохраняется достаточное кровоснабжение работающих мышц. Таким образом, одним из лимитирующих факторов при такой нагрузке является реакция кровеносных сосудов на продукты метаболизма.
Повышению физической работоспособности способствуют:
Способ измерения физической работоспособности называется эргометрия. Читайте подробнее: Методы исследования физической работоспособности.
Морфофункциональная и метаболическая характеристика физической работоспособностиПравить
Источник:
Учебное пособие для ВУЗов «Спортивная физиология».
Автор: И.И. Земцова Изд.: Олимпийская лит-ра, 2010 год.
В обычных условиях жизни и профессиональной деятельности человек использует лишь небольшую часть возможностей своей физической работоспособности (ФР). Более полно она проявляется в спорте, борьбе за жизнь, в случаях стрессового состояния и др. (Булич, Муравов, 2003; Левушкин, 2001; Чумаков, 1999).
Физическая работоспособность является интегральным выражением функциональных возможностей организма человека, входит в понятие здоровья и характеризуется рядом объективных факторов, таких как состав тела и антропометрические показатели; мощность, емкость и эффективность механизмов энергопродукции; функциональные возможности мышц и вегетативных систем; состояние опорно-двигательного аппарата, эндокринной системы и др.
Уровень физической работоспособности в значительной степени индивидуален и зависит от наследственных, а также других факторов пола, возраста, состояния здоровья, двигательной активности, спортивной специализации.
Методы оценки анаэробной и аэробной физической работоспособностиПравить
Количественной мерой оценки физической работоспособности являются единицы работы (эргометрические показатели): килограммометры (кгм), ватты (Вт), джоули (Дж), ньютон (Н). Для непрямой оценки используют функциональные показатели вегетативных систем (Втмор, Косттл, 2003; Белоцерковский, 2005; Солодков, Сологуб, 2005).
Поскольку энергообеспечение механической работы происходит одновременно аэробным и анаэробным путями, ФР, по преимущественному вкладу различных механизмов ресинтеза АТФ, разделяют на три вида:
- физическую работоспособность аэробную (ФРа);
- физическую работоспособность анаэробную (ФРан);
- физическую работоспособность со смешанным типом энергообеспечения (ФРсм).
Физическая работоспособность аэробная — это способность человека выполнять длительную циклическую глобальную работу, требующую значительного напряжения аэробных окислительных процессов. Показателями ФРа являются объем, мощность или предельное время выполняемой работы (в спорте — спортивный результат).
Вклад аэробного механизма энергообеспечения можно измерять путем регистрации V02max. Этот показатель для нетренированных женщин зрелого возраста составляет в среднем 2,8 л-мин-1 (49 мл-кг-1-мин-1), а для мужчин — 4,0 л-мин-1 (57 мл-кг-1-мин-1). Максимальные значения V02max наблюдаются прежде всего у представителей лыжного спорта (гонки) — 5—6 л-мин-1 (до 90 мл-кг-1 мин-1) и более.
В достижении высокого уровня ФРа важную роль играют возможности функциональных звеньев системы транспорта кислорода в организме и его утилизации. Высокая ФРа обеспечивается увеличением газообмена в 20—25 раз, при этом J1B возрастает до 120 л-мин-1, увеличивается ЧД до 50—60 дыханий за 1 мин и глубина дыхания. Усиление диффузионной способности легких позволяет большему количеству кислорода поступать в кровь. Повышение концентрации гемоглобина, наблюдаемое при этом, способствует увеличению кислородной емкости крови.
ФРа обеспечивается усилением центрального кровообращения: ЧСС до 170 уд-мин-1, СО — до 120 мл и МОК — до 22 л; возрастает кровоток в работающих мышцах до 100—150 мл-мин-1 на 100 г массы мышц. Увеличение этих показателей способствует поступлению в мышцы большего количества кислорода. В тканях организма, прежде всего в мышечной, расширяются возможности аэробного ресинтеза АТФ за счет увеличения количества и размера митохондрий, количества миоглобина, активности ферментов аэробного окисления, накопления гликогена и внутриклеточных липидов.
Физическая работоспособность анаэробная — это способность человека выполнять кратковременную работу с максимально мощным сокращением мышц, что требует максимального напряжения алактатного и лактатного механизмов энергопродукции. В связи с этим различают два вида ФРан:
- алактатная анаэробная, фосфагенная (обеспечивается за счет энергии распада АТФ и КФ);
- лактатная анаэробная, гликолитическая (обеспечивается за счет энергии, образующейся в процессе анаэробного гликолиза).
Проявляется ФРан в скоростно-силовых возможностях, ее показателями являются предельная скорость выполнения движений, а также уровень максимальной скорости освобождения энергии во время анаэробных реакций (для лиц зрелого возраста она равняется 50 ккал-кг-1-мин-1). Более распространенной является оценка вклада анаэробного механизма в процесс энергообеспечения физической работы по количеству кислорода, потребляемого после работы сверх уровня потребления в состоянии покоя (кислородный долг). Этот показатель можно определить только с использованием газоанализатора и измерить быстрый компонент кислородного долга (алактатный) и медленный (лактатный), которые, соответственно, характеризуют вклад обоих анаэробных механизмов в энергообеспечение работы (Дубровский, 2005).
Также распространенным показателем, отражающим вклад анаэробного гликолиза в энергообеспечение физической работы, является максимальный уровень молочной кислоты в крови, что характеризует максимальную мощность гликолитического механизма. Для определения этого показателя на третьей и седьмой минутах после окончания физической нагрузки берут кровь из пальца и с помощью фотометров измеряют содержание молочной кислоты в крови. Этот показатель может достигать 26 ммоль-л-1.
Обеспечение высокого уровня ФРан осуществляется, в основном, благодаря высоким возможностям центральной нервной регуляции мышечной деятельности, высокой способности мышц к скоростно-силовым проявлениям, емкости и мощности фосфагенной энергетической системы работающих мышц. Аэробные механизмы, нуждающиеся в некотором времени для своей реализации, а также системы обеспечения поступления кислорода не успевают выйти на высокий уровень функционирования и потому доля их участия в энергообеспечении — около 5 %.
Физическая работоспособность со смешанным типом энергообеспечения — это способность человека выполнять физическую работу в режимах деятельности двигательного аппарата, приближенных к максимальным. Механизмы энергообеспечения работают в максимальных (аэробные и гликолитические) и близких к максимальным (алактатный) режимах.
Показателями ФРсм являются близкие к максимальным уровни мощности усилий мышц и скорости движения, максимально возможные уровни молочной кислоты в крови (до 26 ммоль-л-1), величины кислородного долга (КД)—до 20 л и более.
Высокий уровень ФРсм возможен при значительном усилении функций организма и обусловлен проявлением скоростной выносливости. Выполнение нагрузки сопровождается максимально возможным напряжением функции внешнего дыхания и кровообращения, что обеспечивает максимально возможное поступление кислорода к работающим мышцам. V02 увеличивается до максимальных величин, но кислородный запрос полностью не удовлетворяется и потому растет КД. Высокая мощность такой нагрузки нуждается в интенсификации анаэробного энергообеспечения, при этом особенно повышаются требования к гликолитическому процессу.
Работоспособность ограничивается накоплением молочной кислоты и потому важное значение имеют два фактора: емкость буферных систем и увеличение количества малочувствительных к снижению pH изоферментов (Буланов, 2002; Henricsson, 1992; Williams, 1990).
Общая физическая работоспособность у детей и подростковПравить
Источник: «Спортивная медицина»
Автор: Под ред. С.П. Миронова, 2013 г.
Наиболее высокие относительные значения показателя общей физической работоспособности регистрируют у детей в возрасте 7-9 лет. До 12 лет они остаются относительно стабильными, а в возрасте 13-15 лет отчетливо снижаются. Причем даже тренирующиеся подростки в возрасте 13-15 лет имеют меньшие относительные значения PWC170, чем дети 7-12 лет. В пубертатном периоде - наиболее низкая экономичность функционирования сердечно-сосудистой системы, что обусловливает необходимость строгой регламентации в этом возрасте объема и интенсивности используемых тренировочных нагрузок.
Взаимосвязь общей физической работоспособности с показателями физического развития наиболее отчетлива в возрасте 13-15 лет, особенно у тренирующихся подростков.
В возрасте 10-12 лет взаимосвязь абсолютных значений PWC170 с антропометрическими показателями статистически недостоверна.
Исходя из этого, в возрасте 10-15 лет следует ориентироваться только на относительные значения PWC170. Причем необходимо иметь в виду, что в возрасте 13-15 лет у нетренирующихся подростков наблюдают значимую отрицательную взаимосвязь как абсолютной, так и относительной величины PWC170 с исходными значениями ЧСС.
У детей в возрасте 7-9 лет абсолютные значения PWC170 не вызывают существенной взаимосвязи с длиной, массой и поверхностью тела. Исходя из этого, в данном возрасте целесообразно использовать абсолютные значения PWC170, так как колебания в относительных величинах этого показателя связаны в основном с различиями не в сердечной производительности, а в массе тела.
Из беговых тестов и регистрируемых в них показателей наиболее тесную взаимосвязь с показателем PWC170 вызывает расчетная величина параметра пульс/ скорость при 3-4-минутном беге на пульсе 140-150 уд./мин.
В возрасте 7-9 и 10-12 лет показатели реакции сердечно-сосудистой системы на кратковременную (30 с) нагрузку не отражают истинного уровня экономичности аэробного энергообеспечения, критерием которой служит показатель PWC170. Причем значения исходного пульса в 10-12 лет более информативны в этом плане, чем нагрузочная и срочная постнагрузочная реакция ЧСС и АД. В возрасте же 13-15 лет начинает отчетливо выражаться как идентичность реакции ЧСС на кратковременную и достаточную для выхода на стеди-стейтный уровень нагрузку, так и внутрисистемная взаимосвязь рабочих и послерабочих изменений пульса и АД.
Исходя из этого, использование показателей функционального состояния сердечно-сосудистой системы в качестве косвенного критерия общей физической работоспособности оправданно не раньше чем в возрасте 13-15 лет. В период же с 7 до 12 лет подобный способ прогнозирования общей физической работоспособности малообоснован.
Методы определения уровня общей физической работоспособности у людей среднего и пожилого возрастаПравить
В целях определения уровня общей физической работоспособности у людей среднего и пожилого возраста ориентировочно могут быть использованы простейшие бытовые пробы, упрощенные варианты отдельных лабораторных проб и определение общепризнанного показателя общей физической работоспособности PWC170, который применительно к данному контингенту называют PWCaF (от англ. age frequency - соответствующий возрасту).
В качестве простейших бытовых проб рекомендованы:
- определение ЧСС при подъеме на 4-й этаж типового многоэтажного дома в индивидуально возможном темпе (ЧСС <100 уд./мин - отличная, ЧСС 100-130 уд./мин - хорошая, ЧСС 130-150 уд./мин - удовлетворительная, ЧСС >150 уд/мин - неудовлетворительная подготовленность);
- измерение ЧСС при подъеме на 4-й этаж за 2 мин (при ЧСС <140 уд./мин может быть назначен режим тренировочный и общефизической подготовки).
Упрощенный вариант пробы Мартине: после 10 мин сидения регистрируют исходные ЧСС и АД. Затем исследуемому предлагают сделать 20 приседаний за 40 с (молодым людям за 20 с). Через 5 мин после окончания пробы проводят повторную регистрацию ЧСС и АД.
Рассчитывают: разность ЧСС после нагрузки и до нее (Мп); разность систолического давления после нагрузки и до нее (Мс); разность диастолического давления после нагрузки и до нее (Мд) (если диастолическое давление после нагрузки снижается, Мд необходимо умножить на 0,5).
При хорошем функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы наибольшая разность указанных параметров не превышает 5. При удовлетворительном она колеблется от 6 до 10, при неудовлетворительном - превышает 10.
Проба РWСaF. При измерении физической работоспособности у людей старших возрастных групп следует ориентироваться на мощность физической нагрузки, при которой ЧСС равна не 170 уд./мин, а меньшей величине, соответствующей (так же как и РWС170 у молодых) 87% максимальных значений пульса для каждого возраста, которые вычисляют по формуле:
220 - возраст.
Исходя из этого, индикаторная величина ЧСС, соответствующая РWС170 у молодых, равна:
(220 - возраст) ? 0,87.
Это соответствует в возрасте 30-39 лет - 161 уд./мин; 40-49 лет - 152 уд./мин; 50-59 лет - 143 уд./мин; 60-69 лет - 134 уд./мин.
Показатель РWСaF определяют путем регистрации ЧСС в конце двух возрастающих по мощности нагрузок, разделенных интервалом отдыха. Продолжительность каждой нагрузки - 3 мин, интервал отдыха между ними - 3 мин.
Мощность I нагрузки задают следующим образом: тренированные мужчины - 6 кгм/мин на килограмм массы тела, нетренированные - 3 кгм/мин на килограмм; тренированные женщины - 3 кгм/мин на килограмм, нетренированные - 1,5 кгм/мин на килограмм.
Мощность II нагрузки рассчитывают исходя из ЧСС в ответ на I нагрузку и индикаторной величины пульса. Учитывают, что ЧСС в конце II нагрузки должна быть ниже индикаторной на 10-15 уд./мин, а повышение ЧСС на каждые 100 кгм/мин мощности нагрузки составляет 8-12 уд./мин у мужчин и 13-17 уд./мин у женщин.
Расчет PWCaF проводят по формуле:
PWCaF = W1 + (W2-W1) * (F-f1) / (f2-f1)
где W1 и W2 - мощность I и II нагрузки; F - индикаторная величина пульса; f1 - ЧСС в конце I нагрузки; f2 - ЧСС в конце II нагрузки.
Принципы оценки общей физической работоспособности по показателю PWCaF приведены в табл. 2.
Таблица 2. Оценка общей физической работоспособности у людей разного пола и возраста по данным пробы PWCaF
|
Возраст, лет |
Физическая работоспособность | ||||
|
низкая |
ниже средней |
средняя |
выше средней |
высокая | |
|
Женщины | |||||
|
20-29 |
449 |
450-549 |
550-749 |
750-849 |
850 |
|
30-39 |
399 |
400-499 |
500-699 |
700-799 |
800 |
|
40-49 |
299 |
300-399 |
400-599 |
600-699 |
700 |
|
50-59 |
199 |
200-299 |
300-499 |
300-599 |
600 |
|
Мужчины | |||||
|
20-29 |
699 |
700-849 |
850-1149 |
1150-1299 |
1300 |
|
30-39 |
599 |
600-749 |
750-1049 |
1050-1199 |
1200 |
|
40-49 |
499 |
500-649 |
660-949 |
950-1099 |
1100 |
|
50-59 |
399 |
400-549 |
550-849 |
850-999 |
1100 |
В настоящее время ряд специалистов признают новую концепцию стратегии профилактики соматических заболеваний.
Методологической основой данной концепции считают рассмотрение живого организма как открытой термодинамической системы, устойчивость которой, в соответствии с законами термодинамики, зависит прежде всего от ее энергетического потенциала, и в частности уровня аэробных возможностей. Порог аэробного энергетического потенциала, обусловливающий «безопасный уровень» соматического состояния, должен быть не ниже 42 мл/кг в мин-1 для мужчин и 35 мл/кг в мин-1 для женщин. (Результаты велоэргометрии соответственно 3 и 2 Вт/кг в мин-1, время пробега дистанции 3 км - менее 14 мин для мужчин и 2 км - менее 11 мин для женщин.)