Одной из наиболее характерных особенностей, присущих бегу, является боль в мышцах голени, которая имеет место в тех случаях, когда спортсмен приступает к тренировкам после длительного перерыва в занятиях или при чрезмерном увеличении объема темпового бега, например, после марафонского (Хикида и др., 1933; Вархоя и др., 1985). Очевидно, что боли в мышцах голени связаны с морфологическими нарушениями в мышечных волокнах: установлено, что происходит повреждение Z — дисков; лизис миофибрилл; контрактурные узлы; разбухание митохондрий; разрывы Т-трубочек; саркодеммы. Показано наличие клеточного некроза и воспаления. Через 7—10 дней происходит восстановление мышечных волокон.
В рамках рабочей гипотезы можно утверждать, что при беге мышцы голени подвергаются нагрузкам, превышающим предел прочности миофибрилл активированных мышечных волокон.
Прочность мышцы зависит от прочности каждой миофибриллы, умноженной на их количество в мышечном волокне и умноженное на количество активированных мышечных волокон.
Следовательно, прочность мышцы связана с максимальной силой (количеством миофибрилл) и электрической активностью мышцы.
Известно, что предел силового проявления мышцы в уступающем режиме составляет 130—150 % от максимальной изометрической силы (В. М. Зациорский и др., 1981). Поэтому предельная величина сопротивления мышц головы может быть примерно оценена (F мак = 1300 Н).
Цель исследования — изучить процесс взаимодействия бегуна с опорой при изменении упругих свойств опоры, выяснить, как свойства опоры влияют на процесс развития реакции опоры.
В эксперименте принимал участие один испытуемый: масса 65 кг, длина тела 173 см. Он выполнял пробежки с постоянной скоростью 3,0+0,1 м/с по двум динамографическим платформам (ДГП). Регистрировалось время пробегания 5 м с помощью двух оптронных пар, установленных до первой и после второй ДГП.
ДГП — конструкция ВИСТИ, частота собственных колебаний 200 Гц.
ОП — конструкция ВИСТИ, точность ускорения временных интервалов 0,001 с.
Регистрация вертикальных и горизонтальных (продольных) сил на платформах выполнялась на светолучевом осциллографе.
Испытуемый выполнял следующие варианты беговых упражнений:
Кроссовки изучались на динамографическом стенде с целью получения коэффициента их жесткости. Кроссовка устанавливалась на платформу и выполнялось давление в области пятки и носка. На круг с площадью 2,84 см2 выполнялось давление. Регистрировалась сила по данным динамографической платформы, а деформация туфли и рычага по изменению положения рычага.
В этой статье представлены предварительные результаты.
А. Исследование началось с установления зависимости между деформацией рычага и силой давления на платформу. Была получена зависимость:
(H)Б. Жесткость кроссовок изучалась в двух точках — по середине места, где располагается пятка, и в месте, где касается подошвы второй плюсно-фаланговый сустав.
Исследование показало, что зависимость «деформация туфли — сила сопротивления» имеет криволинейный характер. В большинстве случаев она может быть удовлетворительно описана параболическим уравнением:
Коэффициент С изменялся в следующих диапазонах:
Коэффициент жесткости это первая производная от установленной зависимости или
, то
Cледовательно, в момент действия силы величины 500 Н в ходе бега со скоростью 3 м/с КЖ составит:
При таком коэффициенте жесткости минимальная частота собственных колебания массы в 65 кг составит:
носок
пяткиПроцесс взаимодействия стопы с опорой при беге на носках приводит к тому, что в результате изменения направления результирующей опорной реакции момент в голеностопном суставе закономерно изменяется в первые 10 мс взаимодействия. Очевидно, что эта динамика суставного момента является той причиной, которая вызывает появление сил в трехглавой мышце голени.
Величина первого и второго пиков увеличения момента в суставе связана со скоростью бега на носках. Нами была получена следующая экспериментальная зависимость между скоростью бега и первым пиком вертикальной составляющей реакции опоры
Частота колебаний тела бегуна на платформе меняется, по мере увеличения силы вертикальной составляющей опорной реакции растет частота (уменьшаются интервалы времени между пиками). Изменения частот: 21, 31 Гц — постоянная характеристика для данного испытуемого, она не зависит от коэффициента жесткости опоры.
Причиной полученной частоты колебаний и ее изменений является изменение вертикальной составляющей опорной реакции — характеризует активное состояние мышц разгибателей стопы, следовательно, их жесткости.
Поэтому можно рассчитать коэффициент жесткости мышцы для момента появления первого пика момента:
Для второго пика, коэффициент жесткости составляет:
Если изменения коэффициента жесткости мышц разгибателей голени характеризует их активность и соответственно способность противостоять внешним силам, то можно провести сопоставление:
В ходе эксперимента было установлено, что по мере уменьшения жесткости опоры возрастает амплитуда колебаний силы горизонтальной составляющей опоры, что приводит к увеличению пиковых величин момента силы в голеностопном суставе (бег без туфлей, амплитуда Fr = 200 Н; в кроссовках амплитуда Fr = 600 Н).
Причиной этого явления, видимо, является увеличение коэффициента динамичности
Для бега на носках величина коэффициента динамичности меняется: мягкие туфли м = 1,09—1,25
Коэффициент динамичности свидетельствует о росте амплитуды колебаний системы, следовательно, и об увеличении пиковых значений опорных реакций.
Таким образом, изготовление мягких подошв в районе носка кроссовки приводит к увеличению амплитуды колебаний момента в голеностопном суставе, т.е. и повышению вероятности разрушения трехглавой мышцы голени при беге на носках даже с небольшими скоростями 3—4 м/с.
В связи с этим для минимизации травмирующего эффекта бега любителям трусцы нужно бегать с начальной опорой на пятку.
ProSportLab