Sile u različitim smjerovima
- Sila kompresije
- Vučna sila (napetost)
- Smičuća sila
- Torzija
- Savijanje
Newtonovi principi
Da bismo razumjeli sile i njihov utjecaj na ljudsko kretanje, korisno je znati fizičke zakone koje je formulirao Sir Isaac Newton, a koji upravljaju kretanjem svih objekata;
Inercija : Sve se kreće istom brzinom i smjerom sve dok na njega ne djeluje sila. Drugim riječima, sila potrebna da se objekt pokrene i da se suprotstavi ili zaustavi objekt koji je već u pokretu. Inercija tijela proporcionalna je njegovoj masi. Na primjer, ako dižete tegove, teža težina zahtijeva veću silu i da bi je pokrenula i da bi usporila ili zaustavila njeno kretanje nego lakša.
Ubrzanje i impuls; F=ma Sila zavisi od mase i ubrzanja. Ovaj zakon kaže da je sila (F) koja djeluje na tijelo koje se kreće u datom smjeru jednaka masi tijela (m) pomnoženoj s ubrzanjem tijela (a): F = ma.
Iz ovoga možemo vidjeti da je ubrzanje tijela proporcionalno veličini primijenjene sile: a = F / m. Dakle, ubrzanje tijela zavisi od toga koliko snažno ga gurate, podijeljeno s njegovom masom. Što jače nešto gurate ili vučete, to će brže ubrzavati u smjeru sile. Drugi zakon se također primjenjuje na brzinu tijela. Linearni ili ugaoni moment je količina momenta koju tijelo u pokretu ima i jednak je proizvodu njegove mase pomnoženo s brzinom. To znači da se moment tijela može povećati povećanjem njegove mase ili povećanjem njegove brzine. Dakle, kada podignete teg od 10 kg, a zatim teg od 20 kg istom brzinom, teg od 20 kg će imati veću brzinu. Podizanje tega od 10 kg velikom brzinom zahtijeva više sile nego podizanje istog tega manjom brzinom, čak i ako je otpor isti. Što se više momenta povećava, to je potrebna veća sila za zaustavljanje ili promjenu smjera. Moment može biti pozitivna sila pri igranju sportova poput nogometa gdje igrači trče niz teren nadajući se da njihovi protivnici ne mogu dostići njihovu brzinu. Ali u progresivnom fitnes treningu, vaše vlastito tijelo mora biti u stanju zaustaviti zamah koji stvarate. Prekomjerni zamah može uzrokovati povrede, posebno pri radu s tegovima. Trening snage treba izvoditi brzinama koje su pod potpunom mišićnom kontrolom. Drugim riječima, ako "varate" započinjući pokret zamahom iz dijela tijela koji nije onaj na koji se fokusirate, pokretačka sila pokretne težine može biti veća od sposobnosti mišića da ga uspori i zaustavi.
Princip akcije i reakcije; Sve sile koje djeluju na objekt u mirovanju suprotstavljaju se jednakoj i suprotnoj sili. Dakle, za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija. Ovaj zakon se primjenjuje na sile koje tijelo mora apsorbirati tokom aktivnosti kao što su trčanje, skakanje i aerobik s visokim udarom. Povrede od prekomjernog naprezanja i stresa mogu biti rezultat nemogućnosti tijela da izdrži udarne i reaktivne sile. Udar na stopala i tijelo se brzo povećava, posebno kod krupnijih pojedinaca ili tokom aktivnosti s velikim ubrzanjem. Sila doskoka je masa tijela (m) pomnožena s njegovim povećanim ubrzanjem (a). Tijelo djeluje silom (m × a) na tlo, tlo djeluje jednakom i suprotnom reaktivnom silom na tijelo koja se mora raspršiti kroz svoje strukture koje apsorbiraju udarce. Povrede se često javljaju kada je tijelo pogrešno poravnato, tako da sile nisu ravnomjerno raspoređene ili su koncentrirane u tkivima koja nisu dizajnirana da apsorbiraju tako jake sile. Ovo dodatno objašnjava zašto se povrede od prenaprezanja i stresa mogu javiti i kod treninga s tegovima gdje je veliki momentum faktor: sila tkiva uključenih u zaustavljanje pokreta mora odgovarati masi tega i masi segmenta tijela pomnoženoj s ubrzanjem tega i segmenta tijela.
Primjeri sistema poluga u tijelu
X = Osa rotacije
F (skraćenica za biceps) = Pogonska sila
R (Težina u ruci) = Sila otpora
Fa (Sila bicepsa × dužina između mjesta gdje se nalazi biceps i osa rotacije) = Poluga pogonske sile
Ra (Težina × udaljenost od ose rotacije) = Poluga otpora
Kada sila djeluje na polugu na određenoj udaljenosti od ose rotacije, rezultat je efekat uvijanja. Ovo uvijanje se naziva pogonski moment. Veličina pogonskog momenta se dobija množenjem količine sile sa dužinom poluge (okomitnom udaljenošću od ose rotacije). Stoga je F × Fa moment pogonske sile (bicepsa), a R × Ra moment otpora. Rotacija se dešava u smjeru koji ima veći moment.
Primjer izračunavanja pogonskog momenta
Od klijenta koji drži teg u ruci se traži da ga drži stabilno pod uglom od 90 stepeni fleksije u zglobu lakta. Smatra se da sila između tega i dijela ruke iznosi 10 kg. Smatra se da fleksori lakta djeluju na okomitoj udaljenosti od zgloba lakta od 5 cm. Dužina poluge (teg + dio ruke) je 38 cm. Koliki je obrtni moment fleksora lakta u uravnoteženom sistemu?
Za izračunavanje obrtnog momenta fleksora lakta koristite sljedeću jednačinu:
R × Ra = F × Fa
10 kg × 38 cm = 380 kg-cm
U uravnoteženom sistemu, obrtni moment otpora i obrtni moment fleksora lakta bili bi jednaki 380 kg-cm.
Da biste odgovorili na pitanje kolika sila mora biti stvorena da bi se teg od 10 kg držao stabilnim, riješite za F:
Rx × Ra = F × Fa
10 kg × 38 cm = F × 5 cm
380 kg-cm = F × 5 cm
380 kg-cm / 5 cm = F
F = 76 kg
R = Otpor, Ra = krak otpora, F = pogonska sila; Fa = krak sile
Proizvodnja mišićne sile
Odnos dužine i napetosti
Sl. 1 Odnos dužine i napetosti. Kako mišić generira silu u zavisnosti od svoje trenutne dužine.
Odnos dužine mišića i napetosti
Odnos dužine mišića i napetosti je odnos između dužine vlakna i sile koju vlakno proizvodi na toj dužini. Ova dužina se odnosi na dužinu izolovanog vlakna i zavisi od položaja aktinskih i miozinskih filamenata u sarkomerama, kao što je prikazano na gornjoj slici.
Kriva sila-brzina
Sl. 2 Odnos sile i brzine. Kako mišić generira silu u odnosu na brzinu kontrakcije i vrstu kontrakcije.
Krivulja sila-brzina prikazana iznad ilustruje ponašanje izolovanih mišićnih vlakana. Dok većina ljudi pretpostavlja da je ovaj odnos očuvan u svim segmentima mišićno-tetivnog sistema u tijelu, zapravo je mnogo složenije od toga. Na primjer, postoje dokazi u nekim pokretima da, dok se ukupna dužina mišića povećava (što izgleda kao ekscentrična kontrakcija), mišićna vlakna se zapravo koncentrično kontrahuju (skraćuju), pri čemu se razlika sastoji u izduživanju nekontraktilnih dijelova mišića (tetive i fascije). Budući da na proizvodnju sile uveliko utiču ove strukture, stvarnost postaje složenija od klasičnog odnosa sila-brzina.
Mišići i proizvodnja sile
Broj i veličina mišićnih vlakana, vrsta i konfiguracija vlakana, te neurološki trening i regrutacija, sve su to faktori koji utiču na sposobnost mišića da generira silu. Postoji nekoliko vrsta rasporeda mišića, uključujući pernate (jednopernate, dvopernate, višepernate) i longitudinalne (fusiformne) mišiće. Pernati mišići su dizajnirani za veću proizvodnju sile od longitudinalnih mišića. Većina mišića u tijelu su pernati, gdje vlakna leže koso u odnosu na smjer zatezanja, što se obično smatra pravom linijom između dvije tačke pripoja mišića.
Peniformni mišići omogućavaju da se veći broj vlakana pakuje u datu površinu poprečnog presjeka, što omogućava većem broju vlakana da doprinesu proizvodnji sile. Kvadriceps je primjer peniformnog mišića koji može proizvesti značajne količine sile, a njegove tačke vezivanja su relativno daleko od pokretnih zglobova.
Uzdužni mišići su dugi i uski s paralelnim vlaknima koja idu u istom smjeru kao i mišić. Ovakav raspored omogućava brze kontrakcije, ali budući da je poprečni presjek mali, sila kontrakcije je ograničena. Sartorius i rectus abdominis su primjeri uzdužnih mišića.
Anatomski, fiziološki i biomehanički faktori su važni u određivanju odgovarajućeg otpora za klijenta i prilikom dizajniranja programa treninga. Struktura mišića pruža mnogo informacija o njegovoj primarnoj funkciji i načinu na koji ga treba trenirati.