Количество поперечных мостиков, связывающих актиновые и миозиновые нити, а, следовательно, и развиваемая мышечная сила согласно теории скользящих нитей, зависит от степени перекрытия толстых и тонких нитей, а значит, и от длины саркомера или мышцы. Максимум развиваемой изолированной мышцей силы будет наблюдаться при длине, примерно соответствующей состоянию покоя. При уменьшении длины сила уменьшается из-за того, что актиновые и миозиновые нити начинают мешать друг другу, а при растяжении мышцы до большей, чем в покое, длины сила уменьшается из-за того, что нити актина оказываются вытянутыми из миозиновых пучков. При этом только часть головок миозина может присоединиться к актину [31].

В реальных условиях мышцы, прикрепляющиеся к костям, вызывают движение рабочих звеньев тела. С движением рабочего звена меняется угол в суставе и, следовательно, длина обслуживающих данное сочленение мышц и угол подхода их к месту прикрепления на кости. При этом увеличиваются или уменьшаются плечо и момент силы мышц, что, в свою очередь, изменяет механические условия их работы. Эти условия могут быть выгодными, когда силовой потенциал используется полностью, и невыгодными, когда максимальное напряжение мышц используется только частично [18].

Сила, проявляемая в наименее целесообразной с механической точки зрения фазе движения, часто составляет не более 50-60% (рисунок 7.7) от силы в наиболее целесообразной его фазе [23].

Рисунок 7.7 А - динамика максимальной силы при сгибании руки в локтевом суставе (по Платонову В.Н.).

Б - рисунок, иллюстрирующий сгибание руки в локтевом суставе (по [27]).

1 – плечевая кость; 2 - двуглавая мышца плеча; 3 - плечевая мышца; 4 - плечелучевая мышца; 5 – лучевая кость; 6 – локтевая кость; 8 - трёхглавая мышца плеча (разгибатель локтевого сустава)

При подтягивании на перекладине наименее благоприятным является верхний участок траектории движения в фазе подъёма, который недостаточно подготовленные спортсмены проходят с большим трудом, особенно в конечной части выполнения упражнения.

В начале подтягиваний, когда силовые способности спортсмена находятся на должном уровне, он может проходить проблемный участок по инерции – за счёт набранной ранее скорости. По мере накопления усталости силовые способности спортсмена снижаются настолько, что он уже не может набрать необходимую скорость. Поэтому в случае недостаточного уровня развития силы спортсмен «зависает» на верхнем участке траектории движения, затрачивая на его прохождение неоправданно большое количество энергии.

На рисунке 7.8 приведены графики зависимости резерва силовых способностей от высоты подъёма для 6 человек – 5 спортсменов (КМС и МС по полиатлону) и одного человека, не занимающегося спортом. Резервом силы в данном случае считается сила, которую способен развить испытуемый в какой-либо точке траектории движения сверх веса своего тела. Поскольку рост (а значит, и высота подъёма) и вес тела спортсменов различен, их силовые способности следует выражать в относительных единицах. Так, высота подъёма из исходного положения до уровня грифа принята за 100%, а резерв силы выражен в долях веса тела каждого из участников эксперимента.

В нижней части траектории движения (от 0 до 30 %) характер изменения резерва силы может быть различным, но, начиная примерно с 30% от высоты подъёма, резерв силы непрерывно снижается, что является экспериментальным подтверждением тезиса о проблемности верхнего участка траектории.

Рисунок 7.8 Изменение относительного резерва силы в фазе подъёма.

Взаимосвязь относительного резерва силы и результата в подтягивании имеет сложный характер. С одной стороны, испытуемый, не занимающийся подтягиванием (кривая 1), имеет более низкие показатели резерва силы в верхней части траектории движения по сравнению с квалифицированными полиатлонистами. Но с другой стороны, спортсмены, имеющие различные результаты в подтягивании (от 38 до 54 раз – кривые 3-6), показали в эксперименте практически равные значения относительного резерва силы на верхнем участке траектории движения. В то же время у спортсменов, имеющих практически равные результаты в подтягивании (54 и 55 раз – кривые 6 и 2), наблюдаются существенно отличающиеся показатели резерва силы на уровне грифа – соответственно 35% и 56% от веса тела. Это можно объяснить тем, что при достижении определённого уровня квалификации в подтягивании (предположительно 35-40 раз) первостепенное значение имеет не столько величина резерва силы, которая зависит от анаэробных возможностей мышц спортсмена, сколько скорость его расходования при выполнении подтягиваний, которая в большей степени определяется аэробными возможностями мышц.

Так, для спортсмена 2, резерв силы которого на уровне грифа перекладины составляет 56% от веса тела, средняя скорость расходования этого резерва будет составлять 56/55=1,02 % от веса тела в расчёте на одно подтягивание. Для спортсмена 6, резерв силы которого в той же точке составляет 35% от веса тела, скорость его снижения будет равна 35/54=0,65% от веса тела в расчёте на одно подтягивание. Следовательно, спортсмен 6, обладающий существенно меньшим резервом силы, выполняет подтягивания более экономично.

В параграфе 2.4.2 мы рассматривали соотношение между силой и скоростью мышечного сокращения (кривая Хилла), отметив, что скорость сокращения мышцы нелинейно снижается с увеличением нагрузки. Ненагруженная мышца сокращается с максимальной скоростью, но эта скорость зависит от типа мышечных волокон. Чем быстрее (при участии АТФ) происходит циклическое взаимодействие миозиновых мостиков с актином, тем выше скорость скольжения. АТФазная активность миозина в быстрых мышечных волокнах выше, чем в медленных, поэтому поперечные мостики волокон типа IIА и IIВ будут быстрее расщеплять АТФ и взаимодействовать с актином.

В условиях противодействия нагрузке максимальная скорость сокращения мышцы будет тем ниже, чем выше нагрузка. В случае если нагрузка не превышает предельные возможности спортсмена, он может произвольно менять скорость мышечного сокращения (например, скорость в фазе подъёма туловища). Так, когда все мышечные волокна участвуют в поднимании груза, относительная нагрузка на каждое мышечное волокно меньше (а скорость их сокращения больше), чем в том случае, когда активна лишь часть волокон. Таким образом, можно увеличить скорость укорочения мышцы при одной и той же нагрузке за счёт вовлечения дополнительных двигательных единиц [31].

Теоретически увеличение максимальной произвольной силы спортсмена должно приводить к улучшению результата в подтягивании за счёт относительного снижения нагрузки на мышцы и возможности подключения дополнительных двигательных единиц в ходе выполнения подтягиваний. Но на практике это часто происходит только в том случае, если длительность подтягиваний не превышает 1-2 минуты. И связано это с тем, что увеличение максимальной силы требует проведения соответствующих тренировок с большими отягощениями, которые направлены на увеличение количества миофибрилл и повышение концентрации креатинфосфата в быстрых мышечных волокнах. Но тренировки, состоящие из подходов с большими отягощениями, отрицательно сказываются на длительности виса. Получается замкнутый круг – увеличение одной способности происходит за счёт снижения другой, разорвать который можно только за счёт разумного сочетания тренировок, направленных на увеличение количества миофибрилл и тренировок, направленных на повышение числа митохондрий в рабочих мышцах спортсмена.