Біологія. 8 клас. Міщук

§ 32. Робота м’язів. Втома м’язів

Пригадайте з курсу фізики, що таке робота. Що вам робити легше: стояти на шкільній лінійці чи бігати по подвір’ю? Чому?

Робота м’язів. Скорочуючись, м’язи виконують механічну роботу. Розрізняють два види м’язової роботи — внутрішню (статичну) та зовнішню (динамічну). Статична робота пов’язана з процесами, які розвиваються в самому м’язі, й проявляється в утриманні частин тіла в певному положенні (стоячому, сидячому тощо). Під час статичної роботи (утримання вантажу, положення тіла) м’язи перебувають тривалий час у тонусі, який забезпечує їх напруженість — стан постійного часткового скорочення м’яза, для якого характерні незначні втома й енерговитрати. Величина статичної роботи, яку виконує м’яз, залежить від його навантаження та часу, впродовж якого діє це навантаження.

Динамічна робота пов’язана з переміщенням будь-якого вантажу, тіла або частин тіла в просторі. Під час цієї роботи скорочення м’язів чергується з їх розслабленням. Динамічна робота сприяє відтоку крові від органів, посилюючи діяльність внутрішніх органів, нервової системи тощо. Величина динамічної роботи, яку виконує м’яз, залежить від сили м’яза, швидкості скорочення м’яза та витривалості м’яза.

Сила, яку розвиває м’яз, залежить від маси скоротливих білків, кількості м’язових волокон та частоти нервових імпульсів, які надходять до м’яза.

СИЛА М’ЯЗА — це величина максимального напруження, яку він може розвинути під час збудження.

ШВИДКІСТЬ СКОРОЧЕННЯ М’ЯЗА — час, за який м’яз може скоротитися або розслабитися.

ВИТРИВАЛІСТЬ М’ЯЗА — здатність м’яза протягом тривалого часу підтримувати заданий ритм роботи.

ВТОМА М’ЯЗА — це зниження працездатності м’яза.

Що більше м’яз містить волокон, то більша його маса, він товстіший і сильніший. Якщо людина займається фізичною працею, то посилена функція м’яза спричиняє збільшення його маси та поперечного перерізу. І, навпаки, якщо людина веде малорухомий спосіб життя і не тренує м’язи, то вони зменшуються в об’ємі та масі. Сила м’язів у різних людей неоднакова й залежить від особливостей конституції, статі, професії, віку тощо. Наприклад, сила м’язів у чоловіків зазвичай більша, ніж у жінок; у літньому віці — менша, ніж у молодому.

За динамічної роботи довжина м’язів змінюється. Що довший м’яз, то на більшу відстань він може скоротитись. Що менший час, який потрібний для скорочення м’яза, то більша його швидкість скорочення.

Робота м’язів супроводжується затратами енергії. Пригадайте, де береться енергія для скорочення м’язів.

Втома м’язів. Усі м’язи внаслідок напруження втомлюються. Основними причинами втоми є недостатнє постачання м’язів киснем; зменшення запасів органічних речовин, які є джерелом енергії скорочення; накопичення продуктів обміну (молочної кислоти тощо).

Втома м’язів залежить від величини й тривалості їх напруження, частоти скорочення окремих волокон, стану нервової системи. Що більше навантаження і тривалість напруження м’язів, то швидше вони втомлюються. Якщо виконувати фізичні вправи ритмічно, то втома настає пізніше. Переконайтеся в цьому, виконавши лабораторне дослідження.

Дослідження фізіологів засвідчують, що найбільшу роботу м’язи можуть виконати за середнього навантаження і середнього ритму. Фізична втома — нормальне фізіологічне явище. Після відпочинку (розслаблення) працездатність м’язів не лише відновлюється, а й часто перевищує початковий рівень.

Витривалість м’язів залежить від їх пристосованості до певного виду навантаження (наприклад, м’язів спини й живота — до статичного навантаження, а рук і ніг — до динамічного). Так, м’язи ніг під час ходіння втомлюються менше, ніж під час стояння, а м’язи тулуба швидше втомлюються під час праці, пов’язаної з нахилами.

За динамічного навантаження м’язи то скорочуються, то розслаблюються. Це дає їм можливість відпочити, і тому м’яз може працювати доволі довго. Нервова система, здійснюючи регуляцію роботи м’язів, пристосовує їхню діяльність до поточних потреб організму, дає їм змогу працювати з високим коефіцієнтом корисної дії.

Хоча під час статичного навантаження м’язи не виконують механічної роботи над зовнішніми тілами, проте перебувають у постійному напруженні: більшість волокон одночасно скорочується, тому м’яз втомлюється. Так, людина не може довго простояти з високо піднятими руками.

Лабораторне дослідження

Тема. Розвиток втоми за статичного й динамічного навантаження. Вплив ритму і навантаження на розвиток втоми.

Мета: дослідити виникнення втоми за статичного й динамічного навантаження та вплив ритму скорочень і величини навантаження на розвиток втоми; визначити й обґрунтувати чинники, що впливають на розвиток втоми м’язів.

Обладнання: 1-, 2- та 3-кілограмові гантелі (або портфель із книжками, маса якого 1 кг, 2 кг і 3 кг), секундомір.

Хід дослідження

Завдання 1. Визначення швидкості настання втоми за різних видів навантаження (роботу слід виконувати в парах).

1. Перший учень стає біля дошки, бере в обидві руки вантаж (3-кілограмові гантелі чи портфелі) й відводить убік витягнуті руки з вантажем до рівня грудей. Другий учень робить крейдою на дошці позначки рівнів, до яких перший учень підніс руки з вантажем. Після цього вмикає секундомір і фіксує час до того моменту, коли хоча б одна рука першого учня з вантажем почне опускатися донизу.

Після цього учні міняються ролями.

2. Перший учень бере ті самі вантажі, ритмічно піднімаючи (до висоти позначок, зроблених раніше) та опускаючи їх. Рухи потрібно виконувати до моменту настання втоми. Другий учень фіксує час настання втоми.

Після цього учні міняються ролями.

3. Опишіть послідовні зміни, які відбуваються у м’язах руки під час розвитку втоми.

4. Зробіть висновок: за якого виду навантаження (статичного чи динамічного) швидше настає втома?

Завдання 2. Дослідження впливу ритму скорочень м’язів на розвиток втоми.

Роботу слід виконувати у групах за варіантами: І варіант — маса вантажу 1 кг: II варіант — 2 кг: III варіант — 3 кг.

1. Перший учень бере в обидві руки вантаж (відповідно до варіанта) й повільно піднімає його протягом 6 с до рівня позначки, зафіксованої під час виконання завдання 1. Потім протягом 6 с опускає руки. Повторює піднімання й опускання вантажу в такому ритмі до настання втоми. Другий учень рахує кількість піднімань і фіксує час, коли настає втома. Результати записує у відповідні графи таблиці 1.

Після цього учні міняються ролями.

2. Дії, аналогічні описаним у п. 1, виконуйте в ритмі 3 с, потім — 1 с. Результати запишіть у відповідні графи таблиці 1. (Частоту ритму можна задавати метрономом.)

Таблиця 1.

Ритм, с	6	3	1
Кількість піднімань
Час настання втоми, с

3. На основі даних дослідження в кожній групі встановіть, за якого ритму втома настає найпізніше.

4. Зробіть висновок, як впливає ритм на розвиток утоми.

Завдання 3. Дослідження впливу навантаження на розвиток утоми.

Роботу слід виконувати у групах за варіантами: I-й варіант — ритм 6 с; II варіант — 3 с; III варіант — 1 с.

1. Перший учень бере в обидві руки вантаж (спочатку 1 кг, потім 2 кг і 3 кг) і піднімає та опускає його в одному ритмі (відповідно до варіанта).

2. Другий учень рахує кількість піднімань і фіксує час, коли настає втома. Результати записує у відповідні графи таблиці 2.

Після цього учні міняються ролями.

Таблиця 2.

Вантаж, кг	1	2	3
Кількість піднімань
Час настання втоми, с

3. На основі даних дослідження в кожній групі встановіть, за якого навантаження втома настає найпізніше.

4. Зробіть висновок: як впливає величина навантаження на розвиток утоми?

Робота м’язів: статична і динамічна. Сила м’яза. Швидкість скорочення м’яза. Витривалість м’яза. Втома м’яза

Є речовини (допінги), що різко збільшують на короткий час м’язову силу, пришвидшують проведення нервових імпульсів. Відомі також препарати, що стимулюють синтез м’язових білків під дією навантажень. У спорті застосування допінгів заборонене не лише тому, що спортсмен, який його вжив, має переваги перед іншими, а й тому, що ці речовини шкідливі для здоров’я.

Розплатою за тимчасове підвищення працездатності може бути цілковита непрацездатність. Яке ваше ставлення до використання допінгів у спорті? Чому?

1. Яку роботу виконує м’яз під час скорочення? 2. Що таке статична робота м’яза? Від чого вона залежить? 3. Що таке динамічна робота м’яза? Від чого вона залежить? 4. Що таке втома м’язів? Які її причини? 5. За якого навантаження та ритму робота буде найбільшою? 6. Чим відрізняється статична робота від динамічної? 7. Чому статична робота втомлює більше, ніж динамічна? 8. Які речовини і процеси є джерелом енергії під час роботи м’язів? Що відбувається з органічними сполуками в м’язі, що працює? 9. Як ритм і навантаження впливають на працездатність м’язів та їх утомлюваність? 10. Чому під час ручного прання білизни спина втомлюється більше, ніж руки? 11. Чи погоджуєтеся ви з поширеною думкою, що найкращим способом відновлення працездатності є повний спокій (лежання на дивані, сидіння у кріслі тощо)? Дайте аргументовану відповідь. 12. Виконайте проект на тему Гіподинамія — ворог сучасної людини або Рухова активність — основа фізичного здоров’я.