Физическая работоспособность

Физическая нагрузка и физическая работоспособность

«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:

• Спортивная тренировка
• Рациональное питание
• Эргогенные средства

Способ измерения физической работоспособности называется эргометрия. Читайте подробнее: Методы исследования физической работоспособности.

Морфофункциональная и метаболическая характеристика физической работоспособности

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 работоспособности

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 подростков

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 возраста

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 PWC_aF (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 PWC_aF проводят по формуле:

PWC_aF = 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 PWC_aF приведены в табл. 2.

Таблица 2. Оценка общей физической работоспособности у людей разного пола и возраста по данным пробы PWC_aF

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.)

Читайте также

• Анаэробные тренировки
• Кислородный долг
• Аэробная выносливость и работоспособность
• Кислородный эквивалент работы
• Эргогенные средства
• Тестирование общей физической работоспособности
• Тестирование работоспособности спортсменов