Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема. Методы определения физической работоспособности

• Введение
• 1. Основные критерии здоровья
• 2. Определение физической работоспособности
• 3. Определение физической работоспособности по показателю pwc₁₇₀
• Заключение
• Список литературы

Введение

Под физической работоспособностью понимают потенциальную способность человека проявлять максимум физического усилия в статистической, динамической или смешанной работе. Физическая работоспособность зависит от морфологического и функционального состояния разных систем организма.

Различают эргометрические и физиологические показатели физической работоспособности. Для оценки работоспособности при двигательном тестировании обычно используется совокупность этих показателей, то есть результат проделанной работы и уровень адаптации организма к данной нагрузке. физический работоспособность кислород спорт

Из сказанного видно, что "физическая работоспособность" - понятие комплексное, и его можно охарактеризовать рядом факторов. К ним относятся телосложение и антропометрические показатели; мощность, емкость и эффективность механизмов энергопродукции аэробным и анаэробным путем; сила и выносливость мышц, нейромышечная координация (в частности, она проявляется как физическое качество - ловкость); состояние опорно-двигательного аппарата (в частности - гибкость).

Уровень развития отдельных компонентов физической работоспособности у разных людей различен. Он зависит от наследственности и внешних условий - профессии, характера физической активности и вида спорта.

В более узком смысле физическая работоспособность - это функциональное состояние кардиореспираторной системы. Такой подход оправдан двумя практическими аспектами. В повседневной жизни интенсивность физической нагрузки невысокая, и она имеет аэробный характер, поэтому обученную работу лимитирует именно система транспорта кислорода.

1. Основные критерии здоровья

Напомним, что здоровье - это не только отсутствие болезней, определенный уровень физической тренированности, подготовленности, функционального состояния организма, который является физиологической основой физического и психического благополучия. Исходя из концепции физического (соматического) здоровья (Г. Л. Апанасенко, 1988), основным его критерием следует считать энергопотенциал биосистемы, поскольку жизнедеятельность любого живого организма зависит от возможности потребления энергии из окружающей среды, ее аккумуляции и мобилизации для обеспечения физиологических функций. [3]

По B. И. Вернадскому, организм представляет собой открытую термодинамическую систему, устойчивость которой (жизнеспособность) определяется ее энергопотенциалом. Чем больше мощность и емкость реализуемого энергопотенциала, а также эффективность его расходования, тем выше уровень здоровья индивида. Так как доля аэробной энергопродукции является преобладающей в общей сумме энергопотенциала, то именно максимальная величина аэробных возможностей организма является основным критерием его физического здоровья и жизнеспособности. Такое понятие биологической сущности здоровья полностью соответствует нашим представлениям об аэробной производительности, которая является физиологической основой общей выносливости и физической работоспособности (их величина детерминирована функциональными резервами основных систем жизнеобеспечения-кровообращения и дыхания).

Таким образом, основным критерием здоровья следует считать величину МПК данного индивида. Именно МПК является количественным выражением уровня здоровья, показателем “количества” здоровья.

Помимо МПК важным показателем аэробных возможностей организма является уровень порога анаэробного обмена (ПАНО), который отражает эффективность аэробного процесса. ПАНО соответствует такой интенсивности мышечной деятельности, при которой кислорода уже явно не хватает для полного энергообеспечения, резко усиливаются процессы бескислородного (анаэробного) образования энергии за счет расщепления веществ, богатых энергией (креатинфосфата и гликогена мышц), и накопления молочной кислоты. При интенсивности работы на уровне ПАНО концентрация молочной кислоты в крови возрастает от 2,0 до 4,0 ммоль/л, что является биохимическим критерием ПАНО.

Величина МПК характеризует мощность аэробного процесса, т. е. количество кислорода, которое организм способен усвоить (потребить) в единицу времени (за 1 мин). Она зависит в основном от двух факторов: функции кислородтранспортной системы и способности работающих скелетных мышц усваивать кислород.

Ёмкость крови (количество кислорода, которое может связать 100 мл артериальной крови за счет соединения его с гемоглобином) в зависимости от уровня тренированности колеблется в пределах от 18 до 25 мл. В венозной крови, оттекшей от работающих мышц, содержится не более 6-12 мл кислорода (на 100 мл крови). Это означает, что высококвалифицированные спортсмены при напряженной работе могут потреблять до 15-18 мл кислорода из каждых 100 мл крови. Если учесть, что при тренировке на выносливость у бегунов и лыжников минутный объем крови может возрастать до 30-35 л/мин, то указанное количество крови обеспечит доставку к работающим мышцам кислорода и его потребление до 5,0-6,0 л/мин-это и есть величина МПК. Таким, наиболее важным фактором, определяющим и лимитирующим величину максимальной аэробной производительности, является кислородтранспортная функция крови, которая зависит от кислородной емкости крови, а также сократительной и “насосной” функции сердца, определяющей эффективность кровообращения. Не менее важную роль играют и сами “потребители” кислорода - работающие скелетные мышцы.

По своей структуре и функциональным возможностям различают два типа мышечных волокон - быстрые и медленные. Быстрые (белые) мышечные волокна-это толстые волокна, способные развивать большую силу и скорость мышечного сокращения, но не приспособленные к длительной работе на выносливость. В быстрых волокнах преобладают анаэробные механизмы энергообеспечения. Медленные (красные) волокна приспособлены к длительной малонотенсивной работе - за счет большого числа кровеносных капилляров, содержания миоглобина (мышечного гемоглобина) и большей активности окислительных ферментов.[1]

Это окислительные мышечные клетки, энергообеспечение которых осуществляется аэробным путем (за счет потребления кислорода). Поскольку состав мышечных волокон в основном генетически обусловлен, при выборе спортивной специализации этот фактор должен обязательно учитываться. Так, у бегунов на длинные дистанции и марафонцев мышцы нижних конечностей на 70-80 % состоят из медленных окислительных волокон и только на 20-30%-из быстрых анаэробных. У бегунов-спринтеров, прыгунов и метателей соотношение состава мышечных волокон противоположное. Еще одна составляющая аэробной производительности организма-запасы основного энергетического субстрата (мышечного гликогена), которые определяют емкость аэробного процесса, т. е. способность длительное время поддерживать уровень потребления кислорода, близкий к максимальному. Это так называемое время удержания МПК. Запасы гликогена в скелетных мышцах у нетренированных людей составляют около 1,4 %, а у мастеров спорта - 2,2 %. Они могут увеличиваться под влиянием тренировки на выносливость от 200 до 300-400 г, что эквивалентно 1200-1600 ккал энергии (1 г углеводов при окислении дает 4,1 ккал). Максимальные значения аэробной мощности (МНЮ отмечены у бегунов на длинные дистанции и лыжников, а емкости - у марафонцев и велосипедистов - шоссейников, т. е. в таких видах спорта, которые требуют максимальной продолжительности мышечной деятельности.

2. Определение физической работоспособности

Результат в спортивном ориентировании зависит от уровня физической и умственной работоспособности. В свою очередь и умственная и физическая работоспособность изначально зависят от работоспособности 220 миллиардов клеток - элементарных живых единиц, собранных в систему под названием «организм человека». Работоспособность любой клетки зависит от энергии, выделяемой при реакции биологического окисления в митохондриях клеток. Именно углеводы и кислород, накопившие в процессе образования и в результате фотосинтеза солнечную энергию, являются основным источником энергии живых организмов на земле.

Основным критерием физического здоровья человека следует считать возможность потреблять энергию из окружающей среды, накапливать ее и мобилизовать для обеспечения физиологических функций. Чем больше организм может накопить энергии и эффективнее её расходовать, тем выше уровень физического здоровья человека. Связь между аэробными возможностями организма и состоянием здоровья впервые была обнаружена американским врачом Купером (1970). Он доказал, что люди, имеющие уровень МПК (максимальное потребление кислорода) 42 мл/мин/кг и выше (мужчины), 35 мл/мин/кг и выше (женщины), не страдают хроническими заболеваниями и имеют показатели артериального давления в пределах нормы. Эти цифры означают безопасный уровень соматического здоровья человека.

Если вопросы поставки углеводов клеткам обусловлено полноценным питанием, то потребление кислорода необходимо постоянно тренировать и поддерживать на должном уровне. Занятия спортивным ориентированием являются одним из наиболее эффективных средств тренировки потребления кислорода, наряду с такими видами спорта как лыжные гонки и бег на длинные дистанции.[5]

Оценка возможности потребления кислорода имеет основополагающее значение для решения задач управления учебно-тренировочным процессом в спортивном ориентировании, как в подготовке квалифицированных спортсменов, так и для занимающихся этим видом спорта в оздоровительных целях.

Физическая работоспособность - чувствительный показатель общего состояния организма и его устойчивости к различным неблагоприятным факторам, нарушающим гомеосостав и вызывающим рассогласование функций центральной нервной системы.

В программе, предложенной Международным комитетом по стандартизации тестов функционального состояния, определение физической работоспособности человека включает четыре раздела: проведение медицинского осмотра, оценку физического развития, изучение реакции разных систем организма на физическую нагрузку и способности к выполнению комплекса физических нагрузок.

В зависимости от времени регистрации физиологических и эргометрических показателей их можно рассматривать как рабочие и послерабочие. В первом случае физиологические показатели измеряют непосредственно во время выполнения физической нагрузки, во втором - в период отдыха после выполнения работы, в так называемый восстановительный период.

Сопоставление изменений, наблюдаемых в физиологических и эргометрических показателях в покое до физической нагрузки, во время ее выполнения в периоде отдыха, позволяет получить представление о характере функционального состояния организма.

При оценке физической работоспособности в стандартных условиях применяют следующие виды физических нагрузок: непрерывную, равномерной интенсивности; ступенчато повышающуюся с интервалом отдыха; непрерывную, равномерно повышающейся мощности.

Тестирование физической рабтоспособности проводят на специальных приборах, позволяющих точно измерять и дозировать физическую нагрузку. Для этого применяют валоэгрометры, бегущую дорожку или тредбан, ручной эргометр, ступеньку или степэргометр.

В последние годы находят широкое распространение контрольно-измерительные или диагностические комплексы: плавательный тедбан для пловцов, гребные эргометры для гребцов, инерционные валоэргометры для велогонщиков и др. Это позволяет более точно устанавливать реакцию организма на тренировочную нагрузку в конкретном виде спорта.

Наиболее простым и достаточно точным способом дозирования нагрузок является степэргометрия. В основу этого вида работы взято модифицированное восхождение по лестнице, позволяющее выполнить нагрузку в лабораторных условиях при минимальном перемещении обследуемого - он в определенном темпе ритмически подымается и опускается по маленькой лестнице.

Используют одно-, двух, трехступенчатые и более высокие лестницы, отличающиеся и по высоте отдельных ступенек. Конструкция изготовляется из досок или металла. Для обеспечения безопасности она обычно крепится к полу.[6]

Мощность работы регулируется изменением высоты ступенек или темпа восхождения. На одноступенчатую лестницу обследуемый поднимается на два счета, таким же образом (только спиной вперед) происходит спуск. Следовательно, один полный цикл восхождения состоит из четырех шагов. На одностороннюю двухступенчатую лестницу восходят на три счета и так же спиной вперед спускаются вниз.

При выполнении теста "Мастер" обследуемый поднимается с одной стороны лестницы, а опускается с другой, потом, стоя на полу, поворачивается на 180 и опять совершает подъем.

Темп восхождения задается метрономом, ритмичным звуковым или световым сигналом. Интенсивность нагрузки меняется простой регулировкой метронома, что позволяет получить и ступенеобразно возрастающие нагрузки.

Для определения физической работоспособности используют два класса тестов: максимальные и субмаксимальные. К числу максимальных относятся те, которые свидетельствуют о предельных возможностях организма. Например, исследование максимального потребления кислорода (МПК). Наиболее распространенная методика определения этого показателя предусматривает выполнение последовательно увеличивающихся по мощности нагрузок до момента, когда исследуемый не в состоянии продолжать мышечную работу. Физическая нагрузка, при которой впервые отмечается потребление кислорода, равное максимальному, обозначается как работа критической мощности.

Однако процедура такого исследования весьма сложна, необходима специальная аппаратура (газоанализаторы, газовый счетчик, система для забора выдыхаемого воздуха), она также предусматривает выполнение изнурительной мышечной работы. В связи с риском возникновения острых патологических состояний, опасных для здоровья обследуемых, широкое применение этого теста (прямое определение МПК) в практических целях нецелесообразно.

МПК можно вычислить и непрямым путем, используя формулы Добельна, В.Л. Карпмана и др., номограммы Астранда-Риминг.

К субмаксимальным тестам относятся исследования, при которых обследуемый выполняет физические нагрузки, составляющие лишь определенный процесс от максимальной по мощности работы и вызывающие лишь определенный процесс от максимальной по мощности работы и вызывающие физиологические сдвиги, существенно меньшие предельных. Из числа субмаксимальных тестов наиболее информативной является проба PWC₁₇₀.

3. Определение физической работоспособности по показателю PWC₁₇₀

Проба PWC₁₇₀ предложена скандинавскими учеными в 50-х годах. Обозначение пробы символом PWC₁₇₀ (от первых букв английского термина Physical Working Capacity) расшифровывается как физическая работоспособность при пульсе 170 ударов в минуту.

Проба основана на следующих положениях, которые объясняют выбор пульса, равного именно 170уд/мин, и способ расчета величины PWC₁₇₀

1. Существует зона оптимального функционирования кардиореспираторной системы при физической нагрузке. У молодых людей она ограничивается диапазоном пульса от 170 до 200 ударов в минуту. Эта зона характеризует работу сердца в условиях, близких к максимальному потреблению кислорода. Таким образом, с помощью пробы PWC₁₇₀ можно установить ту мощность физической нагрузки, которая соответствует началу оптимального функционирования кардиореспираторной системы. Мощность такой нагрузки является наибольшей, при ней еще возможна работа аппарата кровообращения и дыхания в условиях устойчивого состояния.

2. Между частотой сердечных сокращений и мощностью физических нагрузок в относительно большой зоне мощностей мышечной работы наблюдается линейная зависимость. Линейный характер этой взаимосвязи у большинства лиц в возрасте до 30 лет нарушается при пульсе, превышающем 170 ударов в минуту.

С помощью пробы PWC₁₇₀ определяется та мощность работы, которую может выполнить индивидуально каждый человек при пульсе 170 ударов в минуту, а это в свою очередь является показателем физической работоспособности.

Более информативным показателем служит относительная величина PWC₁₇₀, рассчитанная на 1 кг массы тела. Средние величины PWC₁₇₀ представлены в таблице 5.

Таблица 5. Изменение относительных величин PWC₁₇₀ с возрастом

Для определения величины PWC₁₇₀ необходимо выполнить две работы различной интенсивности: в течение 4 минут выполняется работа одной мощности, а затем после трехминутного перерыва вновь в течение 4 минут - работа другой мощности. Тотчас после ее окончания необходимо зарегистрировать пульс. Четырехминутная длительность работы рекомендуется в связи с тем, что в течение этого времени пульс после вырабатывания достигает устойчивого состояния.

Мощность работы устанавливается методом степ-теста (восхождение на ступеньку), в котором высота ступеньки равна 30-35 см.

Зная возраст, пол и массу тела испытуемого, высоту ступеньки и количество циклов в 1 минуту, мощность работы рассчитывают по следующей формуле:

N = P * h * n * K,

где N - мощность работы (кгм/мин); Р - масса тела испытуемого (кг); h - высота ступеньки (м); К - коэффициент подъема и спуска (табл.1).

Например, мальчик 12 лет с массой 42 кг на 4-й минуте степ-теста совершил 15 восхождений и спусков (15 циклов) на ступеньку высотой 35 см (0,35 м). Следовательно, мощность выполненной работы равна:

N = 42 * 0,35 * 15 * 1,2 = 265 кг*м/мин

Для достоверного определения PWC необходимо, чтобы частота пульса на 4-й минуте работы первой мощности находилась в пределах 110-130 ударов в минуту, а при выполнении работы второй мощности - 135-160 ударов в минуту. Выполнение этих условий зависит от частоты подъемов и спусков (количество циклов), которые в свою очередь определяются возрастом и массой тела мальчиков и девочек (табл. 6).

Таблица 6. Количество подъемов для мальчиков и девочек при определении PWC₁₇₀ в степ-тесте

Предположим, что испытуемый (мальчик) в возрасте 10 лет с массой 35 кг при первой нагрузке (N₁) выполнил 12, а при второй нагрузке (N₂) - 18 подъемов и спусков (циклов). Тогда:

N₁=35*0,35*12*1,2=176,4 кгм/мин;

N₂=35*0,35*18*1,2=264,6 кгм/мин.

Пульс Р₁ при N₁ оказался равным 115 уд/мин и пульс Р₂ при N₂ - 140 уд/мин.

Расчет PWS₁₇₀ производят по формуле:

170-P₁

PWC₁₇₀ = N₁+ [(N₂-N₁)(------)]

P₂-P₁

В нашем опыте:

170-115

PWC₁₇₀ = 176,4+[(264,6-176,4)(-------)]=370,4 кгм/мин

140-115

Если масса тела испытуемого составляет 35 кг, то

370,4

PWC_170/кг = ------= 10,6 кгм/кг

35

Для эксперимента необходимы: ступенька (скамейка) высотой 0,35 метра, секундомер, фонендоскоп.

Методика выполнения работы

Поставьте скамейку на расстояние 0,5 м от стены. Определите массу тела испытуемого в той одежде, в которой он будет работать. С помощью таблицы 6 определите мощность первой работы (N₁) и предложите испытуемому ее выполнить в течение 4 минут.

По команде "Начали!" включите секундомер. Первую минуту громко произносите счет: "Раз-два-три-четыре, раз-два-три-четыре,..." и т.д. Следующие минуты испытуемый, войдя в ритм, будет сам совершать подъем и спуск. Экспериментатор только должен следить за тем, чтобы подъем и спуск осуществлялись по возможности вертикально (при спуске не оставлять ногу далеко назад). Предложить испытуемому в течение опыта два раза поменять ногу, которую он подымает на скамейку. На последней, четвертой минуте, следует точно подсчитать количество циклов и после последнего спуска сразу в течение 10 секунд сосчитать частоту сердечных сокращений. Рассчитайте по формуле мощность первой работы (N₁), а число ударов пульса (Р₁) умножением на 6 приведите к показателям 1 минуты. Определите по таблице 6 мощность второй работы (N₂). Предложите ее выполнить испытуемому также в течение 4 минут, и после ее окончания подсчитайте пульс (Р₂). Эти данные занесите в таблицу 7, по формуле рассчитайте показатель PWC₁₇₀ и сравните с данными таблицы 5.

Таблица 7. Показатели физической работоспособности у детей школьного возраста

Определение физической работоспособности по тесту PWC₁₇₀ будет давать надежные результаты лишь при выполнении следующих условий:

а) для стандартизации процедуры исследования проба должна выполняться без предварительной разминки;

б) частота сердечных сокращений в конце второй нагрузки должна быть оптимальной для конкретного лица, т.е. быть примерно на 10-15 уд/мин меньше 170 уд/мин. Ошибку при расчетах можно свести до минимума посредством приближения мощности второй нагрузке к величине PWC₁₇₀

в) между нагрузками обязателен трехминутный отдых. При отсутствии полноценного отдыха степень тахикардии может определяться не только непосредственно мощностью этой второй нагрузки, но дополнительно отражать недовосстановление пульса после нагрузки (так называемый пульсовой долг от предыдущей работы), и тогда величины PWC₁₇₀ будут заниженными.

Заключение

Под физической работоспособностью понимают потенциальную способность человека проявлять максимум физического усилия в статистической, динамической или смешанной работе. Физическая работоспособность зависит от морфологического и функционального состояния разных систем организма. Различают эргометрические и физиологические показатели физической работоспособности. Для оценки работоспособности при двигательном тестировании обычно используется совокупность этих показателей, то есть результат проделанной работы и уровень адаптации организма к данной нагрузке.[2]

Из сказанного видно, что "физическая работоспособность" - понятие комплексное, и его можно охарактеризовать рядом факторов. К ним относятся телосложение и антропометрические показатели; мощность, емкость и эффективность механизмов энергопродукции аэробным и анаэробным путем; сила и выносливость мышц, нейромышечная координация (в частности, она проявляется как физическое качество - ловкость); состояние опорно-двигательного аппарата (в частности - гибкость). Уровень развития отдельных компонентов физической работоспособности у разных людей различен. Он зависит от наследственности и внешних условий - профессии, характера физической активности и вида спорта.

В более узком смысле физическая работоспособность - это функциональное состояние кардиореспираторной системы. Такой подход оправдан двумя практическими аспектами. В повседневной жизни интенсивность физической нагрузки невысокая, и она имеет аэробный характер.

Заключение об уровне физической работоспособности можно сделать только после комплексной оценки составляющих ее компонентов. При этом чем больше количество учтенных факторов, тем точнее будет представление о работоспособности обследуемого.

Список литературы

1. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. М., «Медицина», 1990.

2. Иванов А.В., Ширинян А.А., Зорин А.И. Тренировка ориентировщиков-разрядников в высшем военно-учебном заведении. Тольятти, 1988.

3. Карман В.Л. и др. Тестирование в спортивной медицине. М., 1988.

4. Локтев А.С. и др. Особенности тестирования общей физической работоспособности у детей и подростков. М., «Теория и практика физической культуры», 1991.

5. Чешихина В.В. Физическая подготовка спортсменов-ориентировщиков. М., 1996.

6. Чоковадзе А.В., Круглый М.М. Врачебный контроль в физическом воспитании и спорте. М., «Медицина», 1977.

Размещено на Allbest.ru