ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ НА СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА

Р.Боуш

Российская государственная академия физической культуры,
Москва, Россия

Введение. При занятиях спортом, а также в некоторых видах производственной деятельности (труд водолазов) довольно часто возникает необходимость совершать скоростные движения в условиях водной среды. Известно, что плотность воды примерно в 300 раз превышает плотность воздуха, и это обстоятельство в значительной мере оказывает влияние на структуру и координацию движений человека. В настоящей работе ставилась задача количественно определить влияние водной среды на скорость и некоторые другие характеристики движений человека.

Методика. Исследовалась скорость движений (сгибание в локтевом суставе) при их выполнении в обычных условиях (воздушная среда), а также под водой (в условиях бассейна). В обоих случаях испытатели стремились совершить движение незагруженной конечностью, а также рукой с дополнительным отягощением от 1 до 23 кг. У каждого испытателя предварительно определялись суммарная масса кисти и предплечья по таблице Dempster (1955), а также максимальная сила сгибателей предплечья (ССП). В движениях с отягощением конечности испытатели удерживали в кисти снаряд, представляющий собой аналог наборной гантели. При выполнении произвольных движений у испытателей регистрировалась электрическая активность (ЭА) двуглавой и трехглавой мышц плеча.

Во второй серии опытов исследовалась зависимость между величиной отягощения и скоростью движений, вызываемых стимуляцией электрическим током латерального пучка (С5-С8) спинномозговых нервов в надключичной ямке. Тетанизация нервов производилась током переменной полярности с использованием медицинского стимулятора фирмы "МЕДИКОР". Сила тока была на 10 - 20% ниже порога болевого раздражения. Регистрация амплитуды движения производилась на ленте осциллографа Н-115с помощью специального герметичного датчика и усилителя постоянного тока. Здесь же регистрировались 1-я и 2-я производные амплитуды движения (скорость и ускорение - вычисления производились в реальном масштабе времени на АВМ МН-10м), натуральная и интегрированная ЭМГ мышц плеча.

В исследованиях в качестве испытателей принимали участие практически здоровые лица - профессиональные водолазы со стажем работы под водой не менее 80 часов(9 человек). Средний возраст испытателей около 23-х лет.

Результаты. Показано, что у всех испытателей в условиях воздушной среды и под водой максимальные скорость движения и ускорение наблюдаются при движениях незагруженной рукой (без дополнительного отягощения). По мере увеличения массы перемещаемого звена уменьшаются средние и пиковые значения скорости и ускорения движения. С возрастанием момента сопротивления движению (СД - массы перемещаемого звена конечности) наблюдается также значительное удлинение периода ЭА мышц плеча, ответственных за выполнение движения. В воздушной среде движения незагруженной конечностью совершались в так называемом баллистическом режиме: в начале - фаза разгона, затем - движение по инерции и фаза торможения. При этом ЭА агониста движения проявляется, в основном, лишь в фазу разгона(начало движения кисти и предплечья). В фазу торможения, напротив, резко возрастает ЭА антагониста движения - трехглавой мышцы плеча, одновременно отмечается также кратковременный всплеск активности агониста.

В движениях с отягощением, особенно со значительным (30-50% от МССП), ЭА агониста сохранялась на высоком уровне в течение всего цикла движения. Кроме того, трехглавая мышца плеча активировалась практически в момент начала движения и затем ЭА сохранялась до его завершения на максимальном уровне. При движениях в водной среде максимальные скорость движения и ускорения при соответствующих значениях МСД значительно ниже, чем на поверхности. Существенным образом изменился также характер ЭА агониста движения - она поддерживается на относительно высоком уровне от начала движения и до конца, независимо от МСД; ЭА антагониста проявляется на более ранней фазе, как при больших, так и при малых значениях МСД.

Параметры вызванных движений (возникших в результате тетанизации пучков С5-С8 двигательных нервов) в целом соответствуют показателям естественных движений. Различия состоят лишь в величинах значений 1-ой и 2-ой производных движения для соответствующего уровня МСД.

Соотношение между МСД и скоростью движений как на поверхности, так и под водой в целом соответствует характеристическому уравнению Hill (1938), впервые полученному в опытах на нервно мышечном препарате: V = b (Po - P) / (P + a).

Дискуссия. Результаты опытов позволяют судить о том, насколько падает эффективность быстрых движений в водной среде в диапазоне значений внешнего МСД от 0 до 40% от МССП. При перемещении груза, вес которого в воде превышает 40% от максимальной силы мышц- агонистов движения плотность и вязкость водной среды оказывают значительно меньшее влияние, чем при перемещении руки с малыми отягощениями, при этом такие важные параметры движения как скорость, ускорение, взаимосвязанная работа мышц не отличаются от таковых при движениях в воздушной среде. Полученные результаты позволяют выработать новые подходы к проблеме совершенствования силы и скорости движений в водной среде.

1. Hill A.V. The heat of shortening and the dynamic constants of muscle.\\ Proc. Roy. Soc. B.,1938, V.126. pp.136-195.

2. Боуш Р.Л. О соотношении между величиной электрической активности мышц и скоростью движений человека в воздушной и водной средах.\\Человек и животные в гипербарических условиях. Л. Наука, 1980, с. 32-34.

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Боуш, Р. Исследование влияния водной среды на скорость движений человека // Человек в мире спорта : Новые идеи, технологии, перспективы : Тез. докл. Междунар. конгр. - М., 1998. - Т. 1. - С. 43-44.