Биомеханика спорта - А.В. Самсонова

В прошлый раз я рассказала про способ определения активности мышц в упражнениях при помощи электромиографии (ЭМГ). Сегодня я приведу результаты одного из исследований в этой области, которое проводилось на нашей кафедре.

Исследование было посвящено одному из соревновательных упражнений пауэрлифтинга - жиму штанги лежа. Существует ряд технических элементов, которые вызывают множество противоречивых мнений в сообществе спортсменов и тренеров - пауэрлифтеров. Так, например, тренеры часто требуют от своих подопечных «включать» в работу широчайшую мышцу спины при выполнении жима штанги лежа. Но возможно ли это? Может ли спортсмен по своеу желанию включать или выключать мышцу при выполнении силового упражнения? И есть ли в этом смысл?

На часть этих вопросов можно ответить, если проанализировать электрическую активность широчайшей мышцы спины в фазе подъема штанги от груди при выполнении жима штанги лежа.
Широчайшая мышца спины (m. latissimus dorsi) отвечает за приведение и пронацию плечевой кости, опускание пояса верхней конечности, приведение лопатки к позвоночному столбу. Она является антагонистом одной из основных мышц, участвующих в жиме штанги лежа – передней дельтовидной мышцы (m. anterior deltoid), так как эта мышца способствует сгибанию руки в плечевом суставе, что очень важно в заключительной фазе подъема штанги от груди. В связи с этим непонятно, насколько целесообразна электрическая активность этой мышцы в фазе подъема штанги от груди и действительно ли она активируется в эту фазу.

Мы провели исследование, в котором участвовали Глеб Самсонов (аспирант кафедры биомеханики) и доцент кафедры атлетизма – Дальский Д.Д. Помимо записи электрической активности мышц, мы записали видео жима штанги лежа в сагиттальной плоскости и синхронизировали его с записанной ЭМГ. Это позволило сопоставить активность широчайшей мышцы с фазами жима штанги лежа. Также мы рассчитали скорость движения штанги.

Результаты проведенного исследования были обобщены и опубликованы в научной статье, которую Вы можете прочесть у меня на сайте:
https://allasamsonova.ru/rabota-shirochajshej-myshcy-spiny-pri-zhime-shtangi-lezha/

Итак, каковы результаты проведенного исследования? Авторы (Г.А.Самсонов и Д.Д. Дальский) пришли к следующим выводам:
1. Активность широчайшей мышцы спины крайне полезна при выполнении жима штанги лежа, так как она участвует в сведении лопаток и стабилизации плечевого сустава, что позволяет уменьшить скорость опускания штанги в фазе «опускания штанги к груди».
2. Активность широчайшей мышцы спины также связана с поддержанием «моста» и созданием жесткой опорной конструкции, что позволяет значительно эффективнее противостоять внешней нагрузке.
3. Не все атлеты способны использовать широчайшую мышцу нужным образом, и для сильной активации данной мышцы необходимо уметь выполнять специальный технический прием.
4. Целесообразность деактивации широчайшей мышцы спины в конце фазы подъема штанги от груди (за 0,5 с до окончания движения) связана с ее работой как антагониста передней части дельтовидной мышцы.

Как можно обобщить результаты данного исследования?
Во-первых, произвольно включать и выключать мышцы при выполнении упражнения очень сложно и мало кто умеет это делать.
Во-вторых, активировать нужные мышцы иногда можно за счет изменений в технике - например, использования специальных технических приемов.
В-третьих, даже если мышца напрямую не участвует в выполнении движения - не является агонистом - она все равно может внести свой вклад в увеличение результата упражения. Например, за счет стабилизации механической конструкци (тогда агонистам приходится тратить меньше энергии на стабилизацию) или за счет увеличения общей жесткости всей конструкции (тогда меньше энергии агонистов рассеивается).
В-четвертых, нервная система человека со временем учится активировать и деактивировать мышцы оптимальным образом, чтобы косвенно участвующие мышцы не мешали агонистам выполнять основное движение.

Тем не менее, ЭМГ на данный момент является самым адекватным способом определить, активна мышца в упражнении или нет. В интернете есть множество статей, приводящих ЭМГ для силовых упражнений (и не только). Таких статей очень много на английском языке. Переводы аннотаций ко многим статьям есть у меня на сайте.

ЭМГ широко применяется для проверки научных гипотез об участии мышц в том или ином упражнении - управление мышцами со стороны нервной системы не всегда очевидно, закономерности их активации и деактивации могут быть совершенно не такими, как ожидаешь.

На кафедре биомеханики НГУ им. П.Ф. Лесгафта проводилось множество исследований с использованием ЭМГ. Мы изучали упражнения из многих видов спорта, от пауэрлифтинга до легкой атлетики. В следующих записях я постараюсь привести результаты некоторых из них.

Более подробно про ЭМГ у меня на сайте:
https://allasamsonova.ru/jelektromiografija/

Как ответить на вопрос, участвует ли мышца в том или ином двигательном действии и насколько сильно она в него вовлечена? Об участии конкретных мышц в упражнении спорят и в тренажерном зале, и в интернете, и даже в научной литературе.

Можно подойти к ответу с аналитической точки зрения: необходимо будет составить биомеханическую модель движения, определить, какие задействованы суставы, рассчитать моменты сил внешней нагрузки относительно этих суставов в тех плоскостях, в которых выполняется движение. После этого найти мышечные группы, которые противодействуют моменту внешней нагрузки в суставах, участвующих в движении.

Это сложный и трудоемкий процесс, особенно при изучении движения в динамике, а не в статике. При таком моделировании расчеты будут сопровождаться большими погрешностями. Кроме того, мы моделируем мышечные группы, но не сами мышцы. Ведь часто внешней нагрузке противодействует несколько мышц синергистов: например, при жиме штанги лежа за приведение плеча отвечают одновременно и дельтовидная, и большая грудная мышца, и их вклад в выполнение движения так смоделировать не получится.

Есть существенно более простой и эффективный метод - электромиография (ЭМГ). Его суть заключается в записи электрической активности мышц: регистрируется волна возбуждения (потенциал действия), проходящая через аксоны двигательных нервов к мышечным волокнам.

В конце 18 века итальянский ученый Луиджи Гальвани впервые обнаружил, что под действием электрического тока извне мышцы мертвой лягушки начинали сокращаться. Позднее, в 19 веке, Карло Маттеуччи обнаружил, что во время сокращения мышц возникает электрический ток. Продолжив труды Маттеуччи, Эмиль Генрих Дюбуа-Реймон смог впервые записать электромиограмму - график электрической активности мышц. Впоследствии ученые нашли способ записывать электромиограммы мышц человека.

Приборы, регистрирующие активность мышц человека, со временем менялись - изначально примитивные струнные гальванометры уступили место высокоточным беспроводным многоканальным системам, позволяющим записывать одновременно активность 64 мышц или их частей (а может уже и больше, прогресс не стоит на месте).

Современные приборы ЭМГ, как правило, имеют электроды, которые приклеиваются на кожу над мышцей в определенных местах, либо используют игольчатые электроды - которые вводятся в мышцу, они более точные, но могут быть болезненны.

С помощью ЭМГ можно:
1. Определить, активируется ли мышца во время выполнения упражнений. Например, участвует ли широчайшая мышца спины в жиме штанги лежа.
2. Сравнить интенсивность активации одной и той же мышцы в разных упражнениях, выполняемых одним и тем же человеком. Например, можно сравнить различные упражнения на пресс и выявить, в каком из них максимально активируется прямая мышца живота.
3. Оценить, в каком порядке активируются и деактивируются мышцы в разных фазах упражнения. Это даст возможность шире посмотреть на участие мышцы в упражнении - например, двуглавая мышца бедра активна в фазе опускания в присед, но отключается в начальной фазе вставания из приседа, чтобы не мешать четырехглавой мышце.
4. Продолжая предыдущий пункт: можно оценить координированность спортсмена, например, для контроля за освоением техники упражнения.
5. Оценить степень утомления: доказано, что при развитии утомления после большой физической нагрузки возрастает амплитуда ЭМГ и понижается частота биопотенциалов мышцы

Метод ЭМГ не лишен недостатков. Один из самых существенных - невозможность сравнивать абсолютные значения, например, амплитуды электромиограммы, полученные на разных мышцах. Возможно только сравнение относительных значений (процентов от максимума). Кроме того, посредством электромиографии можно зарегистрировать активность только поверхностных мышц. Для записи электрической активности глубоких мышц используются игольчатые электроды, но их применение при изучении двигательных действий крайне затруднительно.

Уважаемые коллеги! Мы проводим исследование среди тренеров и спортсменов всех видов спорта.

На текущем этапе мы хотим выяснить, какие способы восстановления после силовой тренировки с целью уменьшения болезненных ощущений в мышцах используюся спортсменами.

Исследование проводится на базе кафедры биомеханики НГУ им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург, моей ученицей, магистранткой кафедры биомеханики Худяковой А.С. Эту тему исследований мы выбрали потому, что очень многих интересует вопрос о том, что делать, чтобы уменьшить боль в мышцах, возникающую на следующий день после физической нагрузки.

Если Вам не трудно, пройдите опрос (5-10 минут) на тему способов восстановления после силовой тренировки. Результаты будут опубликованы на моем сайте в виде статьи и в этом канале, а также будут использоваться в кандидатской диссертации моей ученицы.

Ссылка на опрос:
https://forms.gle/jmnsYbfUAUeZw5yd8

Как объективно измерить максимальную силу мышечной группы?

Давайте вспомним про момент силы и плечо силы. Когда мы рассматривали способы косвенной оценки силы тяги мышц, мы использовали уравнение моментов - момента силы тяги мышц и момента силы внешней нагрузки.
Такой способ расчета силы тяги мышц называют аналитическим - он получен при помощи расчетов в рамках биомеханической модели. Однако, в определенный момент был изобретен способ измерить эту силу при помощи прибора - динамометра. Основы динамометрии были заложены еще в начале ХХ века французским физиологом Этьеном-Жюлем Маре.

Динамометр - это прибор, который позволяет измерить в Ньютонах прилагаемую к нему силу - сжимающую или растягивающую его измерительный элемент.

Изначально динамометры были механические - на основе пружины с линейной деформацией. Позднее были изобретены электронные устройства - в их основе используется тензодатчик, который при деформации меняет свое электрическое сопротивление и позволяет очень точно измерить приложенную к нему силу.
Многие из вас в быту сталкивались с тензодатчиками - на их основе работают все современные электронные весы.
В спортивных исследованиях тензодатчики применяются очень широко: есть датчики, которые измеряют силу при их растягивании, а есть специальные платформы, которые измеряют давящую на них силу.

При помощи тензодинамометров очень удобно измерять максимальную силу какой-либо мышечной группы - показания будут сразу в Ньютонах, не нужно искать максимум на 1 повторение, а точность будет очень высокой - у современных тензодатчиков погрешность составляет менее 1Н.
Нюанс заключается в том, что для измерения силы конкретной мышцы или мышечной группы необходимо ограничить диапазон движений, в котором происходит измерение - во избежание задействования других мышц.

Недостатком такой методики - полидинамометрии - является невозможность учесть антропометрические размеры (длины звеньев) испытуемых и силы тяги их мышц при измерении максимальной силы мышечных групп. А эти показатели у спортсменов индивидуальны.
Подробнее про полидинамометрию в статье:
https://allasamsonova.ru/polidinamometrija/

Тензоплатформы тоже используются для измерения силы, развиваемой спортсменом, но как правило с их помощью измеряют не силу какой-то отдельной мышечной группы, а некую результирующую силу. Например, силу, с которой спортсмен давит на опору во время отталкивания при прыжке в длину или высоту.

Или, например, расположенная под скамьей для жима лежа тензоплатформа способна зарегистрировать изменение силы, с которой атлет давит на гриф штанги – это возможно благодаря тому, что гриф штанги, согласно третьему закону Ньютона, прикладывает соразмерную силу к рукам атлета, и это давление передается на тензоплатформу через жимовую скамью. Как и в случае с полидинамометрией, здесь не учитываются индивидуальные антропометрические показатели атлетов и плечи их силы тяги. Поэтому сравнивать напрямую результаты атлетов нельзя.

Подробнее про динамометрию - в статье у меня на сайте:
https://allasamsonova.ru/dinamometrija/

Про тензодинамометрию также у меня есть статья:
https://allasamsonova.ru/tenzodinamometrija/

Что интересно, у пожилых мужчин 12-недельная аэробная тренировка три раза в неделю привела к снижению концентрации свободного тестостерона. Последующие исследования этого факта позволили установить четкую закономерность между длительным тренировочным стажем на выносливость и снижением уровня тестостерона в крови - и свободного, и общего.
Этот феномен даже получил название гипогонадизма, вызванного тренировками (Exercise-Hypogonadal Male Condition)

Более подробно про тестостерон в статье у меня на сайте:
https://allasamsonova.ru/testosteron/

Сегодня мы рассмотрим, наверное, самый важный анаболический гормон - тестостерон.

Химическая природа тестостерона – стероид. Он вырабатывается преимущественно из холестерина. У мужчин он вырабатывается клетками Лейдига, расположенными в мужских половых железах (яичках) - выработка стимулируется лютеинизирующим гормоном. У мужчин и женщин тестостерон также вырабатывается корой надпочечников - эта выработка стимулируется адренокортикотропным гормоном, образующемся в передней доле гипофиза.

Большая часть тестостерона в организме человека находится в связанном состоянии и только 2% циркулируют свободно.

Рецепторы тестостерона расположены в половых органах, соединительной ткани и саркоплазме мышечных волокон.

Эффект действия тестостерона зависит от его концентрации в крови, а также от стимуляции или подавления активности его рецепторов - при подавлении функции его рецепторов даже высокий уровень тестостерона в крови не сможет оказать влияния на метаболизм.

Функции тестостерона:
1. Увеличение синтеза миофибриллярных белков, приводящее к гипертрофии мышц
2. Замедление катаболизма белков, вызванного действием кортизола: тестостерон и кортизол конкурируют за рецепторы глюкокортикоидов, и если тестостерон занимает рецептор, кортизол уже не может к нему присоединиться и оказывать катаболическое действие
3. Стимуляция роста костной ткани и удержание кальция в организме
4. Стимуляция роста соединительной ткани
5. В период полового созревания - повышение базального уровня метаболизма на 5-10%
6. Стимуляция выработки соматотропина и инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР-1)

Концентрация тестостерона в крови зависит от:
1. Времени суток (в утренние часы - максимум)
2. Пола - у женщин уровень тестостерона примерно в 10 раз ниже, чем у мужчин. Однако метаболически эффекты тестостерона у женщин проявляются достаточно ощутимо из-за влияния эстрогенов
3. Возраста - максимум у мужчин примерно в 18-30 лет, а после 30-40 лет ежегодно уровень снижается на 1-2%
4. Степени ожирения - чем больше степень ожирения, тем ниже концентрация тестостерона в крови. Данные одного из исследований показали, что у группы мужчин с индексом масы тела 22 уровень тестостерона был выше в два раза по сравнению с группой мужчин с ИМТ 35 (ожирение)
5. Физической активности

И силовая, и аэробная тренировки влияют на уровень тестостерона в крови. Причем имеются как срочные эффекты (во время и сразу после тренировки), так и кумулятивные (накопленные со временем).
Эти эффекты зависят от пола и возраста спортсменов, степени их тренированности, направленности тренировочных занятий, а также параметров тренировки.

На тему влияния тренировки на уровень тестостерона проведено очень много исследований. Основные выводы такие:
У мужчин силовая тренировка существенно повышает уровень тестостерона в течение или через несколько часов после тренировки.
У женщин не наблюдается существенного изменения уровня тестостерона после тренировок.
У пожилых мужчин эффект повышения уровня тестостерона после тренировки меньше, чем у молодых.
Чем большее количество мышечных групп вовлечено в упражнения, тем выше поднималась концентрация тестостерона после тренировки.

Силовая тренировка также приводит к кумулятивным изменениям:
1. Увеличивается содержание рецепторов тестостерона в мышечных волокнах
2. Увеличивается концентрация тестостерона в крови
Оба этих фактора приводят к гипертрофии скелетных мышц.

Относительно аэробной тренировки исследованиями установлены такие закономерности:
1. Кратковременные упражнения средней и малой эффективности практически не влияют на уровень тестостерона
2. Кратковременные упражнения высокой интенсивности достоверно повышают уровень тестостерона в крови
3. Длительные аэробные упражнения могут как повышать, так и понижать уровень тестостерона в крови.
4. Анаэробная тренировка приводит к существенно более сильному повышению концентрации тестостерона, чем аэробная.
5. Совмещение силовой тренировки с тренировкой на выносливость приводит к понижению результативности силовых тренировок

Кортизол и его влияние на объем мышц

До этого мы рассматривали гормоны, которые преимущественно приводят к гипертрофии мышц (анаболизму). Сегодня же мы рассмотрим такой гормон, который вызывает уменьшение мышечной массы (катаболизм) - кортизол.

Кортизол – это особый, стрессовый гормон (к стрессовым гормонам также относят адреналин, норадреналин и некоторые другие). Это стероид, который секретируется наружным слоем (корой) надпочечников.

Кортизол выполняет следующие функции:
1. Поддерживает гомеостаз глюкозы: в условиях стресса нервной ткани необходимо усиленное питание (глюкоза), и кортизол запускает процесс преобразования мышечной ткани в энергию - под его воздействием часть мышечных белков распадается до аминокислот, которые затем посредством глюконеогенеза используются для синтеза глюкозы.
2. Угнетает синтез белка
3. Влияет на обмен жиров. Повышенная концентрация кортизола приводит к уменьшению жировых отложений в конечностях и к увеличению на теле и лице.
4. Подавляет иммунный ответ за счет подавления синтеза интерферона и активности лейкоцитов.
5. Оказывает противовоспалительное действие - подавляет продукцию гистамина, снижает число лимфоцитов в крови, препятствует накоплению лейкоцитов в участках воспаления.
6. Поддерживает водно-натриевый баланс.
7. Контролирует артериальное давление.
8. Снижает усвоение кальция и подавляет функции остеобластов, что приводит к уменьшению массы костей.

Наибольшее влияние кортизол оказывает на катаболизм быстрых мышечных волокон (тип II).

Может показаться, что у этого гормона сплошные недостатки - и мышечную массу снижает, и иммунитет подавляет, и кости делает менее плотными. Однако, без этого гормона нервная система (и особенно - головной мозг) не смогла бы получать необходимое количество энергии - глюкозы.

Противовоспалительное действие этого гормона также позволяет обуздать избыточную активность иммунной системы, например - аллергические реакции. Препараты, содержащие кортизол, назначают при множестве воспалительных и аллергических заболеваний.

Кроме того, интенсивная физическая нагрузка приводит к повреждению мышечных волокон и последующему сильному воспалению. Кортизол помогает организму управлять процессом воспаления в мышцах и постепенно уменьшать его степень, позволяя мышцам вновь перейти к фазе восстановления и роста.

Кортизол - стрессовый гормон, а интенсивная физическая нагрузка (и аэробная, и анаэробная) является сильным стрессом для организма. Силовая тренировка, направленная на гипертрофию и силовую выносливость, приводит к существенному увеличению концентрации кортизола в крови. Однако, силовая тренировка, направленная на развитие максимальной силы, не приводит к достоверным изменениям концентрации кортизола во время и после тренировки.

Стремление уменьшить катаболизм, вызванный кортизолом, привело к поиску способов снижения концентрации этого гормона в крови при силовой тренировке. В результате нескольких исследований было установлено, что прием углеводов во время тренировки приводит к уменьшению концентрации кортизола. Что еще более важно, это достоверно приводило к выигрышу в гипертрофии после 12 недель силовой тренировки.

Также исследователями было установлено, что аэробная нагрузка длительностью около 30-60 минут на уровне 60-70% МПК приводит к уменьшению концентрации кортизола в том случае, если фоновый уровень гормона превышает физиологическую норму. Однако, если уровень гормона до тренировки был в пределах нормы, происходит повышение его концентрации.

Некоторая дополнительная информация про кортизол есть у меня в статье на сайте:
https://allasamsonova.ru/kortizol/

Про влияние приема углеводов на концентрацию кортизола во врем силовой тренировки можно прочитать здесь (перевод аннотации исследования):
https://allasamsonova.ru/vlijanie-silovyh-trenirovok-i-izmenenija-gormonalnogo-otveta-na-gipertrofiju-skeletnyh-myshc/

В прошлый раз мы обсудили, как соматотропный гормон (СТГ, гормон роста) действует в организме человека и какие эффекты вызывает.
Сегодня мы рассмотрим другой гормон - инсулин.

Инсулин – это белок, который вырабатывается в поджелудочной железе - его производят особые клетки, которые называются островками Лангерганса (названы так в честь открывшего их ученого Пауля Лангерганса).

Функции инсулина:
1. Усиление переноса глюкозы в клетки организма.
Под влиянием инсулина скорость поступления глюкозы в клетку возрастает в 20-40 раз, концентрация глюкозы в крови падает, а в клетках - повышается. За счет этого в мышечных волокнах и печени повышаются запасы гликогена, который синтезируется из глюкозы.

2. Регуляция метаболизма жировой ткани
Снижение концентрации инсулина в крови приводит к ускорению липолиза (расщепления жировой ткани) и замедлению липогенеза (образования жирных кислот из глюкозы и прочих углеводов).

3. Усиление синтеза белков и нуклеиновых кислот
Инсулин стимулирует синтез миофибриллярных белков при условии достаточного количества аминокислот, а также ускоряет транспорт аминокислот в мышцы.

4. Препятствие распаду белка
Инсулин возмещает катаболический эффект кортизола, действуя в синергии с СТГ (соматотропным гормоном) и ИФР-1 (инсулиноподобным фактором роста). Без инсулина СТГ теряет большую часть своего анаболического эффекта.

5. Угнетение глюконеогенеза – снижение образования глюкозы в печени из прочих нутриентов, в том числе - аминокислот из мышечной ткани.

Из приведенных выше функций инсулина мы можем сделать некоторые выводы:
1. С одной стороны, увеличение концентрации инсулина в крови приводит к увеличению синтеза белка, а следовательно, и мышечной массы, а также к ускоренному восстановлению мышц. Также замедляется катаболизм белков.
2. С другой стороны, увеличение концентрации инсулина в крови приводит к ускорению синтеза жировой ткани, а также к замедлению распада жиров.

Секреция (выделение в кровь) инсулина запускается при повышении концентрации глюкозы в крови. Как правило - пик секреции инсулина приходится на время приема пищи (завтрак, обед, ужин).
Физическая нагрузка также влияет на концентрацию инсулина в крови: и силовая, и аэробная нагрузка приводят к снижению концентрации инсулина. Также в результате физической нагрузки повышается чувствительность к инсулину (усиливается его эффект) за счет увеличения инсулиновых рецепторов в оболочке мышечных волокон. Исключение - силовая тренировка, сопровождаемая массивным повреждением мышечных волокон (особенно - эксцентрический вариант). Установлено, что она вызывает повышение инсулинорезистентности на период не менее 48 часов (за счет воспалительных клеток иммунной системы - цитокинов) и повреждения инсулиновых рецепторов.

Как вы знаете, синтезированный инсулин используют для противодействия негативным эффектам сахарного диабета. Он был открыт Фредериком Бантингом и Чарльзом Бестом в 1921 году. В 1922 году была сделана первая инъекция инсулина - ее получил 14-летний мальчик, впавший в диабетическую кому (он страдал сахарным диабетом 1-го типа). До этого момента сахарный диабет считался смертельным приговором. Мальчик выжил, и прожил еще 13 лет.

Однако анаболический эффект инсулина привел к тому, что его стали использовать в качестве допинга. В 1998 году инсулин был включен в список запрещенных препаратов ВАДА. Тем не менее, его использование до сих пор широко распространено среди атлетов, в частности, бодибилдеров, так как его использование довольно сложно выявить.

Инъекции инсулина приводят как к положительным, так и отрицательным результатам.
Положительные:
1. Увеличение мышечной массы и силовых показателей
2. Увеличение запасов гликогена в мышцах и печени
3. Антикатаболический эффект (сохранение приобретенной мышечной массы).
Отрицательные:
1. Однократное введение большой дозы инсулина здоровому человеку может привести к гипогликемии, потере сознания, судорогам, инсульту, коме и смерти.
2. Многократное введение инсулина здоровому человеку малыми дозами приводит к снижению продукции гормона поджелудочной железой. Последующее прекращение инъекций может привести к сахарному диабету.
3. Многократные инъекции инсулина приводят к уменьшению выработки инсулина поджелудочной железой.
4. Возможна почечная недостаточность и сердечно-сосудистые заболевания.
5. Липодистрофия - истончение кожно-жировой клетчатки из-за частых уколов в одну точку. Возможны растяжки кожи, а также появление углублений на коже.
6. Аллергические реакции: по статистике, аллергия на инсулин возникает у 5-30% пациентов (в зависимости от препарата). Чаще всего проявляются в виде воспаления, покраснения, отека в месте инъекции, однако возможны и более опасные проявления - отек Квинке и анафилактический шок.

Подробнее про инсулин и влияние физической нагрузки на его концентрацию - в моей статье:
https://allasamsonova.ru/insulin/

Также у меня есть статья про сахарный диабет и особенности физической нагрузки при этом заболевании:
https://allasamsonova.ru/saharnyj-diabet-i-fizicheskie-nagruzki/

Приведу также вкратце информацию из моей книги "Гормоны и гипертрофия скелетных мышц человека" о влиянии силовой тренировки на секрецию СТГ:
1. Существует срочная адаптация (уже через 30 минут после начала силовой тренировки концентрация СТГ возрастает), долговременные эффекты отсутствуют.
2. Объем (количество подходов) и интенсивность играют существенную роль, зависимость прямая - чем больше объем и интенсивность силовой работы, тем больше выброс СТГ. Однако, объем влияет существенно сильнее, чем интенсивность. Оптимальной интенсивностью исследователи посчитали примерно 70% от максимума (10ПМ).
3. Интервал отдыха между подходами также очень важен: короткий интервал отдыха (1 мин.) вызывает существенно большее увеличение СТГ в крови, чем длинный (3 мин.).
4. Сочетание большого объема нагрузки и короткого времени отдыха дают максимальное увеличение концентрации СТГ в крови сразу после тренировки.
5. Чем крупнее вовлеченные мышечные группы, тем больше повышение концентрации СТГ в крови.
Установлено, что на одну и ту же аэробную нагрузку женщины реагировали большим изменением концентрации СТГ в крови по сравнению с мужчинами.

В предыдущей записи я привела общий обзор гормонов, их функции и немного уделила вниманию механизмам их действия.

Сегодня я расскажу про гормон роста - Соматотропный гормон (СТГ).
Это белок (полипептид), который вырабатывается в передней доле гипофиза и действует на все клетки в организме человека.

Его функции:
- увеличение линейного роста костей
- повышение синтеза белков в мышечной и соединительной тканях
- уменьшение катаболизма белков мышц
- снижение отложения подкожного жира
- стимуляция выработки глюкозы печенью
- активация синтеза инсулиноподобного фактора роста (ИФР-1)

Эффект повышенного синтеза белков в мышечной и соединительной тканях приводит к гипертрофии мышечных волокон, а также к ускоренному восстановлению после травм за счет более быстрой регенерации соединительных тканей.

Секреция СТГ регулируется двумя гормонами - соматолиберином (стимулирует и синтез, и секрецию) и соматостатином (подавляет секрецию, но не влияет на синтез). Гормон выделяется в течение дня волнообразно, максимальный всплеск секреции - во время фазы медленного сна. На интенсивность секреции влияет множество факторов - возраст, пол, питание, уровень других гормонов в крови, уровень физической подготовленности, степень ожирения.

Максимальная секреция СТГ наблюдается у новорожденных в первую неделю после рождения. Следующий пик - подростковый возраст, 15-16 лет. В дальнейшем с возрастом секреция СТГ снижается. У пожилых людей концентрация СТГ в крови на 30-55% ниже, чем у молодых.

Ожирение приводит к снижению секреции СТГ даже в молодом возрасте: существует обратная корреляция (r= -0,62) между процентом жира в организме и концентрацией СТГ в крови.

Нехватка СТГ приводит к ряду негативных последствий, таких как снижение переносимости физических нагрузок, снижение плотности костей, увеличение жировых отложений, снижение мышечной массы, а также болезням нервной и сосудистой систем. Если нехватка наблюдается у детей, они могут страдать карликовостью. Поэтому ученые стремились найти способ устранить нехватку этого гормона и победить связанные с этим заболевания, и в 80-х годах прошлого века они научились его синтезировать.

Изначально синтетический СТГ (рСТГ) использовали для лечения, однако им заинтересовались спортсмены в качестве допинга. Существуют публикации, подтверждающие, что рСТГ активно применяется бодибилдерами, пловцами и велогонщиками. В 1989г рСТГ был запрещен МОК.

Однако, эффекты от приема рСТГ спортсменами не так однозначны.
Мета-анализ 44 исследований, посвященных воздействию рСТГ на спортивные достижения показал, что сила скелетных мышц увеличивается незначительно, однако мышечная масса достоверно возрастает. Авторы мета-анализа (H. Liu et al., 2008) пришли к выводу, что рост мышечной массы без сопутствующего роста силы мышц объясняется саркоплазматической гипертрофией, связанной с задержкой жидкости в мышцах.

Саркоплазматическая гипертрофия, вызванная приемом рСТГ также приводит к повышению силовой выносливости, чем пользуются велогонщики. А вызванное рСТГ снижение массы жировой ткани и ускоренное восстановление соединительной и хрящевой ткани — весьма ценные эффекты для профессиональных бодибилдеров.

У приема рСТГ есть довольно большое количество побочных эффектов:
- риск развития акромегалии (болезни, приводящей к существенному увеличению кистей, стоп, черепа, а также ряду других негативных эффектов).
- остеоартрит (деформация, боль в суставе и тугоподвижность сустава) и деформация позвонков
- апноэ во сне
- сахарный диабет
- повышенный риск рака толстой кишки
- усиленное потоотделение и образование папиллом
- увеличение внутренних органов

Достоверно установлено, что и силовая, и аэробная тренировки влияют на секрецию СТГ.
У меня на сайте есть статья, где приведены некоторые данные о влиянии разных видов нагрузок на концентрацию СТГ в крови:
https://allasamsonova.ru/gormon-rosta-somatotropnyj-gormon/

Гормоны - общий обзор

Когда мы рассматривали механизмы гипертрофии мышц, я не упоминала такой важный и обширный фактор, как влияние гормонов на синтез белка и идущие под их влиянием анаболические (и катаболические) процессы в мышце.

Гормоны - это биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желез внутренней секреции.
В основном выделяют три типа гормонов - стероидные, белково-пептидные, а также производные аминокислот.

Основными функциями гормонов являются:
- изменение обмена веществ в тканях;
- активация генетического аппарата, регулирующего рост и формообразование органов;
- запуск различных процессов в организме;
- изменение текущей активности органов (например, ЧСС при стрессе).

Гормоны работают следующим образом: в клетках органов и тканей (называемых мишенями) имеются специальные белки - рецепторы гормонов. Рецепторы очень избирательны, и к ним могут прикрепляться только совместимые с ними гормоны. Когда гормоны поступают в кровь, они переносятся к органами или тканям, и прикрепляются к этим рецепторам.

В каждой клетке органов или тканей - мишеней содержится от 2000 до 10000 рецепторов. Когда гормон присоединился к рецептору, образуется комплекс гормон-рецептор, который проникает в ядро клетки и активирует определенные гены, ответственные за синтез определенных белков.

Существует деление гормонов на анаболические (например, гормон роста, тестостерон, эстрогены, инсулин, ИФР-1 и пр.) и катаболические (например, кортизол).

И те и другие влияют на состояние мышц, анаболические - приводят к увеличению мышечной массы, катаболические - к уменьшению.
При этом один и тот же гормон может выполнять сразу несколько функций. Например, кортизол, кроме подавления синтеза белка также выполняет следующие функции:
- существенно снижает воспалительные процессы;
- подавляет иммунный ответ;
- контролирует артериальное давление;
- влияет на обмен жиров;
- поддерживает водно-натриевый баланс;
- снижает усвоение кальция.

Считается, что степень воздействия гормона пропорциональна его концентрации, хотя есть нюанс: на активность гормона также влияет количество его рецепторов в клетке. Клетка может увеличивать или уменьшать чувствительность к гормону путем изменения числа его рецепторов. Как правило, увеличение концентрации гормона в крови приводит к снижению числа рецепторов в клетке.

Общий обзор гормонов в моей статье на сайте:
https://allasamsonova.ru/gormony/

В следующий раз я расскажу подробнее про некоторые гормоны и про то, как различные виды физической нагрузки влияют на их секрецию.

Скоро каналу исполнится один год, и я хотела бы сделать краткий обзор того, о чем были предыдущие статьи, а также рассказать немного о планируемых записях.

Тематика канала получилась достаточно обширная - первые записи скорее относились к анатомии и физиологии. Потом к ним добавились записи по морфологии (соматотипам), а затем - по биомеханике.

Вначале мы рассмотрели такие вопросы, как:
- от чего зависит сила мышц и какие факторы влияют на силу
- в каких режимах работают мышцы
- что такое синергисты, антагонисты и агонисты
- от чего растут мышцы (что такое гипертрофия мышц)

Затем мы рассмотрели, как устроена мышца на различных уровнях:
- какие бывают типы мышечных волокон
- из чего состоят мышечные волокна
- что такое клетки-сателлиты и почему они так важны
- как устроены миофибриллы

После мы перешли к энергообеспечению мышечного сокращения:
- что такое АТФ, как он расходуется и восполняется
- аэробный и анаэробные режимы ресинтеза атф (тканевое дыхание, гликолитический и креатинфосфатный пути)

Следующей темой были острые и запаздывающие болезненные ощущения, вызванные силовой тренировкой.

Отдельно я посвятила статью теме гиперплазии мышечных волокон, о которой до сих пор ходит много споров в научном и спортивном сообществах.

Одной из наиболее интересных для меня тем в научном плане - механизмам миофибриллярной гипертрофии - также был посвящен небольшой цикл статей, где я рассказала про:
- механическое напряжение (механотрансдукцию)
- механическое повреждение мышечных волокон
- метаболический стресс

Затем мы подробно разобрались, для чего нужен креатин в мышечных волокнах и какова его роль в гипертрофии.

Несколько записей было по теме анаболизма (синтеза белка) и где и как он происходит:
- миоядра в мышечных волокнах
- рибосомы в мышечных волокнах

Мы успели сделать общий обзор соматотипов человека, и также подробно разобрали некоторые наиболее часто упоминаемые - по Шелдону и Хит-Картеру.

После чего мы перешли непосредственно к биомеханике, котрую можно применить в анализе силовых упражнений. Мы рассмотрели:
- что такое рычаг
- что такое биомеханический анализ
- понятия массы тела, силы и ускорения
- способы оценки массы звеньев тела человека
- что такое плечо силы и момент силы, их важность при анализе силовых упражнений
- центр масс и центр тяжести
- способы расчета центра тяжести звеньев тела человека
- опорно-двигательный аппарат человека как система рычагов

В скором времени я планирую цикл записей по теме влияния гормонов на гипертрофию скелетных мышц:
- соматотропина (гормона роста),
- инсулина,
- тестостерона,
- а также некоторых других гормонов.

После чего я снова вернусь к биомеханике и расскажу о таком замечательном способе анализа режимов работы мышц, как электромиография, который позволяет записать изменение уровня активации мышц в реальном времени, и точно определить, когда и как работают мышцы в разных упражнениях.

Впереди вас ждет много интересного!

3. Соотношение моментов сил (тяги мышц и внешней нагрузки) позволяет определить режим работы мышц:
- Если момент силы тяги мышц больше, то режим преодолевающий (мышца укорачивается)
- Ели момент внешней нагрузки больше, то режим уступающий, то есть мышца удлиняяется (при условии, что момент силы тяги мышц больше нуля)
- Если моменты равны - режим изометрический (длина мышцы не меняется).

4. Можно посмотреть на влияние генетики в силовых видах спорта с несколько иной стороны: обычно говорят о мышечной композиции, соотношении быстрых и медленных мышечных волокон, количестве мышечных волокон. Реже вспоминают про длину звеньев (плеча, предплечья, голени и бедра) и их влияние на плечо силы внешней нагрузки. Но именно место прикрепления мышцы за счет влияния на плечо силы тяги этой мышцы может оказывать очень большое влияние на результат спортсмена в силовых видах спорта. У меня в статье приведен пример, где при подъеме на бицепс при прочих равных условиях разница в 1 см в плече силы тяги бицепса может привести к 20% разнице результатах спортсменов.

Если вам хочется подробнее прочитать про рычаги в теле человека - обратите внимание на статью у меня на сайте:
https://allasamsonova.ru/zvenja-tela-cheloveka-kak-rychagi/
Там есть иллюстрации, формулы расчета, а также множество других интересных фактов и примечаний.

Опорно-двигательный аппарат человека как система рычагов

В прошлый раз мы разбирались с тем, как найти центр тяжести звена в теле человека, и как учесть момент силы, который звено развивает относительно сустава.

Мы даже сделали расчеты суммарного внешнего момента силы тяжести при удержании гантели в руке, когда угол в локтевом суставе составляет 90 градусов.

Тогда мы убедились, что угол в локтевом суставе не будет меняться, если момент силы тяги мышц будет равен суммарному моменту силы тяжести.

Если момент силы тяги мышц будет больше, чем суммарный момент силы тяжести, угол в локтевом суставе будет уменьшаться (предплечье будет сгибаться).

Но как от момента силы тяги мышц перейти собственно к силе (тяги) мышц?
Для этого необходимо рассматривать опорно-двигательный аппарат человека как систему рычагов. Рачагом может выступать звено ОДА (например, предплечье или голень), а центром вращения - сустав, который соединяет это звено с другими звеньями ОДА.

Самый частый пример для иллюстрации этой системы рычагов - предплечье, удерживающее груз (именно на этом примере мы в прошлый раз считали суммарный момент силы тяжести). Как вы помните, на рычаг должны действовать, по крайней мере, две силы. В нашем примере на рычаг (предплечье) действуют силы тяжести груза и звеньев (гантели, предплечья, кисти) и сила тяги бицепса (и некоторых других мышц). Центр вращения - в локтевом суставе. Моменты, создаваемые этими силами, направлены в противоположные стороны - один по часовой, другой против часовой стрелки.

Силу тяжести мы уже обсуждали ранее, она направлена вертикально вниз и зависит от массы отягощения или звена.
Сила тяги мышцы направлена вдоль линии, соединяющей точки её прикрепления.
У меня в статье есть рисунки, на которых отмечены направления этих сил:
https://allasamsonova.ru/zvenja-tela-cheloveka-kak-rychagi/

В нашем примере предплечье - это рычаг второго рода (все силы находятся с одной стороны от центра вращения). Плечи этих сил различаются по величине.
Про вычисление плеча силы тяжести груза и звеньев я рассказывала в предыдущих записях.

Чтобы вычислить плечо силы тяги мышцы (в нашем примере - бицепса), нужно из центра вращения в суставе провести перпендикуляр к линии, соединяющей точки прикрепления мышцы.

Если ОДА находится в статике, и момент силы тяги мышц уравновешивает момент силы тяжести груза и звеньев, то сила тяги мышц вычисляется так:
Сила тяги мышц = Момент силы тяги мышц / Плечо силы тяги мышц

Естественно, есть особенности. Например, точно вычислить силу тяги отдельной мышцы таким образом невозможно, так как участвует группа мышц. Но получить приблизительные значения таким способом вполне реально.

Пример расчета силы тяги бицепса есть в статье, приведенной выше.

Здесь я хочу остановиться на возможностях, которые предоставляет модель ОДА как системы рычагов.

1. Становится намного проще анализировать, какие из мышц задействованы в упражнении: достаточно знать, в какую сторону направлен момент внешней нагрузки, чтобы понять, куда будут тянуть мышцы, чтобы ему противодействовать. Если внешняя нагрузка вращает звено по часовой стрелке, то мышцы будут создавать момент против часовой стрелки, и наоборот. Кстати, внешняя нагрузка - это не всегда сила тяжести груза, она может создаваться многими другими способами, например - резиновыми жгутами. Однако, конечно, более точное представление о том, какие мышцы работают в данном упражнении дает научная методика – электромиография. Посредством этой методики регистрируются биопотенциалы всех доступных для регистрации работающих мышц.

2. Ярко проявляются некоторые особенности строения ОДА человека: почти все рычаги в теле человека приводят к проигрышу в силе, но выигрышу в скорости: мышцам приходится развивать намного большую силу, чем внешним нагрузкам, однако имеется возможность очень быстро менять угол в суставах, что дает возможность совершать быстрые движения, а также движения с большой амплитудой. Хотя есть и рычаги силы: например, пяточный бугор дает трехглавой мышце голени выигрыш в силе при подъеме на носок.

Шаг 1. Находим центры тяжести всех участвующих звеньев: гантели, кисти и предплечья. Для этого можно воспользоваться коэффициентами Брауне и Фишера.
Шаг 2. Проводим вертикальные линии через центры тяжести звеньев (это линии действия силы тяжести).
Шаг 3. Измеряем плечи силы тяжести каждого из звеньев: это расстояние от центра локтевого сустава до каждой из вертикальных линий, которые проходят через центры тяжести звеньев. К примеру, у нас могли получиться такие значения:
- для предплечья: 12,6 см (0,126м)
- для кисти: 33 см (0,33м)
- для гантели: 33 см (0,33м) (мы немного упростили себе задачу, так как ЦТ кисти находится примерно в том же месте, что и ЦТ гантели)
Шаг 4. Вычисляем массу каждого из звеньев. С гантелью все просто - ее масса нам известна (20кг). Для предплечья и кисти воспользуемся формулами, о которых я говорила в одной из предыдущих записей, а также в моей статье:
https://allasamsonova.ru/massa-zvenev-tela-cheloveka-i-sposoby-ee-ocenki/
Предположим, масса спортсмена - 80 кг. По формулам из статьи получаем такие значения:
- масса предплечья: 80 * 0,021 = 1,68кг
- масса кисти: 80 * 0,008 = 0,64кг
Шаг 5. Вычисляем значение силы тяжести, действующей на каждое звено:
- сила тяжести гантели: 20кг * 9,8 = 196Н
- сила тяжести предплечья: 1,68кг * 9,8 = 16,46Н
- сила тяжести кисти: 0,64кг * 9,8 = 6,27Н
Шаг 6. Вычисляем моменты силы тяжести каждого из звеньев относительно локтевого сустава:
- момент силы тяжести гантели: 196Н * 0,33м = 64,68Нм
- момент силы тяжести предплечья: 16,46Н * 0,126м = 2,07Нм
- момент силы тяжести кисти: 6,27Н * 0,33м = 2,06Нм

Небольшое примечание: обратите внимание, что кисть создает почти такой же по величине момент силы, как и предплечье, хотя она легче предплечья почти в 3 раза!

Шаг 7. Считаем суммарный момент силы тяжести относительно локтевого сустава. Именно этому моменту и противостоит сила тяги бицепса (и некоторых других мышц):
64,68 + 2,07 + 2,06 = 68,81Нм

Таким образом, для удержания в статическом положении гантели 20кг атлетом массой 80кг с длиной предплечья 30 см необходимо, чтобы его бицепс (а также плечевая и плечелучевая мышцы, круглый пронатор) могли развить суммарный момент 68,81Нм.

О том, как от момента силы тяги мышц перейти собственно к силе, развиваемой мышцей, а также о важности места прикрепления мышцы и его влиянии на плечо силы тяги мышцы мы поговорим в следующий раз.

Как найти центр тяжести звена в теле человека?

Предположим, вы хотите рассчитать момент силы тяжести, которому противостоит бицепс, удерживающий гантель массой 20кг под углом 90 градусов.

Бицепс сгибает предплечье в локтевом суставе. Раньше мы говорили только о моменте силы тяжести, который создается отягощением - гантелью. Но звенья тела - такие как предплечье и кисть, тоже обладают массой, и, следовательно, создают момент силы тяжести относительно локтевого сустава.

Определить плечо силы тяжести гантели очень просто. Центр тяжести гантели находится в середине снаряда. Сила тяжести направлена вертикально вниз, поэтому достаточно провести перпендикуляр из центра локтевого сустава к вертикальной линии, проходящей через центр гантели. Длина этого перпендикуляра и будет плечом силы.

С предплечьем и кистью все несколько сложнее. Для того, чтобы найти плечи их силы тяжести, нужно сначала найти центры тяжести каждого из этих звеньев.

Геометрически определить положение центра тяжести для звена тела человека невозможно - ведь звенья состоят из разных по массе и плотности тканей - костной, мышечной, соединительной, жировой. Более того, эти ткани распределены неравномерно относительно продольной оси звена.

В 19 веке немецкие анатомы Брауне и Фишер решили задачу поиска ЦТ звеньев таким образом: работая в морге, они расчленяли замороженные трупы на звенья, и каждое звено уравновешивали на острие металлической призмы. Затем измерялось расстояние от точки равновесия до проксимального конца звена, и результаты записывались в таблицу. Получив некоторое количество данных, они перевели полученные данные в проценты от обшей длины звена, а затем усреднили полученные данные в виде относительных коэффициентов.

Эти коэффициенты являются усредненными для мужчин и женщин, и поэтому не очень точны. Сейчас есть более точные методы определения положения ЦТ, например способ, приведенный в книге «Биомеханика двигательного аппарата человека» (В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов, 1980)

Результаты измерений Брауне и Фишера есть у меня на сайте в статье:
https://allasamsonova.ru/sposob-opredelenija-polozhenija-centrov-mass-centrov-tjazhesti-zvenev-tela-cheloveka/

Также в этой статье я привожу полный алгоритм нахождения центров тяжести каждого из звеньев тела человека по фотографии. Если вам интересно попробовать самим посчитать плечи и моменты силы - обязательно прочтите эту статью.

Но вернемся к определению суммарного момента силы тяжести, которому противостоит бицепс при удержании гантели под углом 90 градусов.
Масса гантели - 20кг. Предположим, что длина предплечья - 30 см, длина сжатой кисти - 5 см.

Конечно, подобные вычисления удобно проводить по фото или видео. В данном случае, удобно было бы сфотографировать спортсмена сбоку (в сагиттальной плоскости)

В последней записи я рассказала про плечо силы и момент силы.

Напомню, плечо силы - это расстояние от центра вращения до линии действия силы. Плечо силы используется для анализа вращательных движений (все движения в человеческих суставах - вращательные).

Чаще всего в силовых упражнениях сила тяги мышц противодействует силе тяжести, и именно момент силы тяжести определяет нагрузку на мышцы человека. Как вы помните:

[момент силы тяжести (Н•м)] = [плечо силы тяжести (м)] • [сила тяжести (Н)]

Чтобы рассчитать плечо силы, необходимо найти точку ее приложения. Тогда можно будет начертить и линию действия силы.

В случае силы тяжести точка приложения силы называется центром тяжести. Хотя сила тяжести приложена ко всем частицам тела, ее моделируют как приложенную к одной точке - центру тяжести.

Центр тяжести (ЦТ) - это такая точка, относительно которой сумма положительных моментов силы тяжести равна сумме отрицательных моментов этой же силы.

Для твердых симметричных тел определить центр тяжести, как правило, не сложно - его центр будет совпадать с геометрическим центром фигуры.

Чтобы лучше понять определение ЦТ, представьте себе баскетбольный мяч. Центр тяжести мяча находится ровно посреди мяча. Чтобы удержать мяч на указательном пальце, нужно, чтобы середина мяча находилась строго над местом соприкосновения пальца с мячом - тогда сумма положительных и отрицательных моментов силы тяжести будет равна нулю, ведь место, где палец соприкасается с мячом - это центр вращения. Линия действия силы тяжести направлена вертикально вниз.

Чуть только мяч смещается в какую-либо сторону, он сразу падает.
Как только центр тяжести чуть смещается по горизонтали от центра вращения, плечо силы тяжести увеличивается, а следовательно, появляется момент силы тяжести (положительный или отрицательный), который заставляет мяч падать с пальца.

У штанги центр тяжести находится посреди грифа, при условии, что диски на штанге одинаковые с обеих сторон.

У гантелей ЦТ находится посреди ручки гантели.

В какой-то момент ученые поняли, что понятие центра тяжести неприменимо, если тело находится в невесомости. Было предложено новое понятие - центр масс.

Центр масс (ЦМ) твердого тела - особая точка, в которой пересекаются линии действия всех внешних сил. Если действующая на твердое тело сила проходит через его ЦМ, тело будет двигаться поступательно. Если действующая на твердое тело сила не будет проходить через его ЦМ, тело будет вращаться вокруг точки, проходящей через ЦМ тела.

Как видите, определение центра масс более общее, и оно учитывает взаимодействие со всеми внешними силами, а не только с силой тяжести.

Однако, практическая разница между центром тяжести и центром масс проявляется только в невесомости. В условиях наличия гравитации (например, на Земле) практической разницы нет, оба этих центра находятся в одной и той же точке.

У меня на сайте есть статья, где есть примеры нахождения центров тяжести для простых фигур (с картинками):
https://allasamsonova.ru/centr-mass-i-centr-tjazhesti-tela/

В следующий раз я расскажу про центры тяжести звеньев тела человека, и как они применяются при расчете нагрузки на мышцы человека при выполнении силовых упражнений.

Здесь же я остановлюсь на некоторых важных выводах:
1. В случае, если плечо силы равно нулю, то и момент будет нулевой. В ОДА человека моменту силы тяжести звеньев часто противостоит момент силы тяги мышц. Соответственно, при нулевом либо околонулевом плече силы внешней нагрузки - нагрузки на мышцы тоже не будет. Поэтому, например, стоять намного проще, чем находиться в приседе - в основной стойке центры тяжести звеньев тела человека находятся практически над тазобедренным и коленным суставами, поэтому плечи силы тяжести, действующих на эти звенья также почти нулевые. В приседе плечи силы тяжести звеньев (головы, туловища и рук) относительно коленного и тазобедренного сустава сильно возрастают, возрастают и моменты, и для поддержания позы приходится напрягать мышцы, создающие момент, противоположный главному моменту силы тяжести.
2. Регулируя плечи силы тяжести, можно существенно увеличивать или уменьшать сложность упражнения. Уменьшение плеча силы тяжести снаряда относительно суставов – это ключевой элемент в оптимизации техники соревновательных упражнений в силовых видах порта. В фитнесе и бодибилдинге также можно использовать изменение плеча силы тяжести снаряда для увеличения ли уменьшения нагрузки на мышцы прямо во время упражнения. Самые очевидные примеры таких упражнений - скручивания и гиперэкстензия (изменение положения рук), махи с гантелями (изменение угла в локтевом суставе), подъемы ног в висе (изменение угла в коленном суставе).
3. Подсчет главного момента внешней нагрузки позволяет примерно установить численное значение нагрузки на мышцы и тем самым оценить сложность того или иного упражнения или варианта его техники.