Мишићни рад и снага

Главно својство мишићног ткива које формира скелетне мишиће је контрактилност, која доводи до промене дужине мишића под утицајем нервних импулса. Мишићи делују на кости полуга које су повезане зглобовима. У овом случају, сваки мишић делује на зглоб само у једном смеру. Код једноосног зглоба (цилиндричног, блоковског облика), кретање коштаних полуга се одвија само око једне осе, па се мишићи налазе у односу на такав зглоб са обе стране и делују на њега у два смера (флексија - екстензија; адукција - абдукција, ротација). На пример, у лакатном зглобу, неки мишићи су флексори, други су екстензори. У односу једни на друге, ови мишићи, делујући на зглоб у супротним смеровима, су антагонисти. По правилу, два или више мишића делују на сваки зглоб у једном смеру. Такви мишићи, пријатељски усклађени у смеру деловања, називају се синергисти. Код двоосног зглоба (елипсоидног, кондиларног, седластог облика), мишићи су груписани према његове две осе, око којих се изводе покрети. У кугличном зглобу, који има три осе кретања (вишеокисни зглоб), мишићи су суседни са више страна и делују на њега у различитим правцима. На пример, рамени зглоб има мишиће - флексоре и екстензоре, који врше кретање око фронталне осе, абдукторе и аддукторе - око сагиталне осе, и ротаторе - око уздужне осе (ка унутра - пронатори и споља - супинатори).

У групи мишића који изводе одређени покрет, можемо разликовати главне мишиће који обезбеђују дати покрет, и помоћне мишиће, чија помоћна улога је назначена самим називом. Помоћни мишићи моделирају покрет, дајући му индивидуалне карактеристике.

За функционалне карактеристике мишића користе се индикатори као што су њихов анатомски и физиолошки попречни пресек. Анатомски попречни пресек је величина (површина) попречног пресека нормалног на дужу осу мишића и који пролази кроз стомак у његовом најширем делу. Овај индикатор карактерише величину мишића, његову дебљину. Физиолошки попречни пресек мишића је укупна површина попречног пресека свих мишићних влакана која чине мишић који се испитује. Пошто снага контракционог мишића зависи од броја мишићних влакана и величине попречног пресека, физиолошки попречни пресек мишића карактерише његову снагу. Код вретенастих, тракастих мишића са паралелним распоредом влакана, анатомски и физиолошки попречни пресеци се поклапају. Другачија слика је код пенатастих мишића, који имају велики број кратких мишићних снопова. Од два једнака мишића са истим анатомским попречним пресеком, пенатасти мишић има већи физиолошки попречни пресек од вретенастог мишића. Укупан попречни пресек мишићних влакана у пенатастом мишићу је већи, а сама влакна су краћа него у вретенастом мишићу. У том смислу, перасти мишић има већу снагу од овог другог, али је опсег контракције његових кратких мишићних влакана мањи. Пернати мишићи се налазе тамо где је потребна значајна сила контракције мишића са релативно малим опсегом покрета (мишићи потколенице, стопала, неки мишићи подлактице). Вретенасти, тракасти мишићи, изграђени од дугих мишићних влакана, скраћују се за већу количину током контракције. Истовремено, развијају мању силу од перастих мишића, који имају исти анатомски попречни пресек.

Рад мишића. Пошто су крајеви мишића причвршћени за кости, тачке његовог порекла и причвршћивања се приближавају једна другој током контракције, а сами мишићи обављају одређену количину рада. Дакле, људско тело или његови делови мењају свој положај када се одговарајући мишићи контрахују, померају, савладавају отпор гравитације или, обрнуто, попуштају тој сили. У другим случајевима, када се мишићи контрахују, тело се држи у одређеном положају без извођења покрета. На основу тога се прави разлика између савладавања, попуштања и задржавања рада мишића.

Савладавање мишићног рада се врши када сила мишићне контракције мења положај дела тела, удова или његове везе, са или без оптерећења, савладавајући силу отпора.

Инфериорни рад је рад у коме снага мишића попушта пред силом гравитације дела тела (удова) и терета који он држи. Мишић ради, али се не скраћује, већ се издужује; на пример, када је немогуће подићи или држати предмет велике масе. Уз велики напор мишића, тело се мора спустити на под или другу површину.

Рад држања се врши ако сила мишићних контракција држи тело или терет у одређеном положају без померања у простору. На пример, особа стоји или седи непомично, или држи терет у истом положају. Сила мишићних контракција уравнотежује масу тела или терета. У овом случају, мишићи се контрахују без промене дужине (изометријска контракција).

Савладавање и попуштање рада, када сила мишићних контракција помера тело или његове делове у простору, може се сматрати динамичким радом. Рад држања, при коме се не дешава кретање целог тела или дела тела, је статички рад.

Кости повезане зглобовима делују као полуге када се мишићи контрахују. У биомеханици се разликује полуга прве класе, када се тачке отпора и примене силе мишића налазе на различитим странама тачке ослонца, и полуга друге класе, код које се обе силе примењују на једној страни тачке ослонца, на различитим удаљеностима од ње.

Прва врста двокраке полуге назива се „равнотежна полуга“. Тачка ослонца се налази између тачке примене силе (силе контракције мишића) и тачке отпора (гравитације, масе органа). Пример такве полуге је веза кичме са лобањом. Равнотежа се постиже под условом да је обртни момент примењене силе (производ силе која делује на потиљачну кост и дужине руке, која је једнака растојању од тачке ослонца до тачке примене силе) једнак обртном моменту гравитације (производ гравитације и дужине руке, једнак растојању од тачке ослонца до тачке примене гравитације).

Друга врста полуге је једнокрака. У биомеханици (за разлику од механике), долази у два типа. Тип такве полуге зависи од локације тачке примене силе и тачке деловања гравитације, које се у оба случаја налазе на истој страни ослонца. Први тип полуге друге врсте (полуга силе) настаје када је крак примене мишићне силе дужи од крака отпора (гравитације). Посматрајући стопало као пример, можемо видети да је ослонац (оса ротације) глава метатарзалних костију, а тачка примене мишићне силе (мишић трицепс суреа) је калканеус. Тачка отпора (телесна гравитација) је на споју костију потколенице са стопалом (скочним зглобом). Код ове полуге долази до добитка у сили (крак примене силе је дужи) и губитка у брзини кретања тачке отпора (њен крак је краћи). Код друге врсте једнокраке полуге (брзинске полуге), крак примене мишићне силе је краћи од крака отпора, где се примењује супротна сила, гравитација. Да би се савладала гравитација, чија се тачка примене налази на знатној удаљености од тачке ротације у зглобу лакта (опорне тачке), потребна је знатно већа сила мишића флексора причвршћених близу зглоба лакта (у тачки примене силе). У овом случају долази до добитка у брзини и обиму кретања дуже полуге (тачке отпора) и губитка силе која делује у тачки примене ове силе.