Сибирский федеральный университет Физическая работоспособность, физиологические основы утомления и восстановления

Сибирский федеральный университет
кафедра медицинской биологии
Физическая работоспособность,
физиологические основы утомления и
восстановления
Красноярск 2012
1
Содержание





Понятие о физической работоспособности и методах
ее регистрации
Методы тестирования физической работоспособности
Физиологические механизмы развития утомления
Фазы утомления
Особенности утомления при различных видах
физических нагрузок
Физиологическая характеристика восстановительных
процессов. Физиологические мероприятия
повышения скорости восстановительных процессов
2
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Работоспособность
Потенциальная
способность
человека
на
протяжении заданного времени и с определенной
эффективностью выполнять максимально возможное
количество работы.
3
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Работоспособность
Способность человека совершать конкретную
деятельность в рамках заданных параметров времени
и эффективности труда.

Способность человека выполнять в заданных
параметрах и конкретных условиях профессиональную
деятельность, сопровождающуюся обратимыми, в
сроки регламентированного отдыха, функциональными
изменениями в организме.

4
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Факторы, определяющие физическую
работоспособность
Максимальная величина энергообмена.
 Согласованность
деятельности
мышечного
аппарата, нервной и эндокринной системы.
 Психологические составляющие: воля, мотивация.

5
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Фазы работоспособности
Закономерная
последовательность
изменений
(динамика) работоспособности, отражающая динамику
функционального состояния человека, в процессе
деятельности.
6
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Фазы работоспособности







Мобилизация.
Врабатывание.
Гиперкомпенсация.
Оптимальная работоспособность.
Субкомпенсация.
Декомпенсация (начальная фаза утомления).
Срыв (утомление).
7
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Фаза мобилизации
Исходное, предрабочее, "предстартовое" состояние.
Суть - подготовка к выполнению конкретной задачи и
мобилизация
функциональных
возможностей
организма.
8
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Фаза врабатывания
Нарастание работоспособности; первичная реакция
организма на испытываемую нагрузку, недостаточно
высокая эффективность работы, поиск адекватного
реагирования на предъявляемую нагрузку.
9
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Фаза гиперкомпенсации
Кратковременная
чрезмерно
высокая
работоспособность
за
счет
нерационального
нарастания
напряженности
физиологических
процессов, лежащих в основе деятельности.
10
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Фаза оптимальной работоспособности
Высокий уровень работоспособности
компенсацией затрат организма.
с
полной
11
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Фаза субкомпенсации
Сохранение высокого уровня работоспособности
при неполной компенсации затрат организма,
нарастание утомления, снижение эффективности
работы.
12
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Фаза декомпенсации
Начальная фаза утомления, продолжение фазы
субкомпенсации. При продолжении работы эта фаза
может внезапно перейти в фазу срыва.
13
Понятие о физической работоспособности и методах ее регистрации
Фаза срыва (утомления)
Значительное
расстройство
регуляторных
механизмов организма. Может завершиться отказом от
деятельности, нарушением внимания, восприятия,
памяти, мышления.
14
Методы тестирования физической работоспособности
PWC170
Мощность физической работоспособности при
частоте сердечных сокращений 170 ударов в минуту.
15
Методы тестирования физической работоспособности
PWC
Первые буквы английского термина «физическая
работоспособность» - Physical Working Capacity
16
Методы тестирования физической работоспособности
PWC170
W1 + (W2 – W1)  (170-f1 / f2 – f1),
где: W1 и W2 — мощность первой и второй
нагрузки; f1 и f2 — ЧСС в конце первой и второй
нагрузки.
17
Методы тестирования физической работоспособности
Степ-тест
Мощность нагрузки (N, кг/мин)
1,5 p  h  n,
где: p - масса тела в килограммах, h - высота
ступени в метрах, n - число подъёмов в минуту,
1,5 - поправочный коэффициент.
18
Методы тестирования физической работоспособности
Гарвардский степ-тест
Подъемы на ступеньку высотой 50 см для мужчин и
40 см для женщин в течение 5 минут в темпе 30
подъемов в 1 мин (2 шага в 1 с).
19
Высота ступеньки и время восхождения
в гарвардском степ-тесте
Обследуемые Возраст, лет
Высота
ступеньки,
см
Время
восхождения,
мин
Примечание
Мужчины
Взрослые
50
5
—
Женщины
Взрослые
43
5
—
Юноши и
подростки
12—18
50
4
Поверхность
тела 1,85 м2
Девушки и
подростки
12—18
40
4
—
Мальчики и
девочки
8—11
35
3
—
Мальчики и
девочки
до 8
35
2
—
20
Методы тестирования физической работоспособности
Индекс Гарвардского степ-теста (ИГСТ)
Продолжительность работы (с)100 / 5,5  Число
ударов пульса (с-1)
21
Методы тестирования физической работоспособности
ИГСТ
t  100 / (f1 + f2 + f3)  2
где: t — время восхождения на ступеньку (с);
f1, f2, f3 — число пульсовых ударов за 30
со 2-й, 3-й и 4-й мин восстановления
22
Методы тестирования физической работоспособности
Оценка физической работоспособности по
индексу Гарвардского степ-теста
ИГСТ
До 55
56-64
65-79
80-89
90 и более
Оценка
Слабая
Ниже средней
Средняя
Хорошая
Отличная
23
Методы тестирования физической работоспособности
Максимальное потребление кислорода (МПК)
для нетренированных лиц и спортсменов
скоростно-силовых видов спорта
1,7  PWC170 + 1240 / вес (кг)
24
Методы тестирования физической работоспособности
Максимальное потребление кислорода (МПК)
для нетренированных лиц и спортсменов
скоростно-силовых видов спорта
1,7  PWC170 + 1240 / вес (кг)
25
Методы тестирования физической работоспособности
Максимальное потребление кислорода (МПК)
для высококвалифицированных спортсменов
циклических видов спорта
2,2  PWC170 + 1070 / вес (кг)
26
Методы тестирования физической работоспособности
Уровни физического здоровья человека в
соответствии с величинами МПК
Уровень
физического
здоровья
человека
Величина МПК (мл/мин/кг)
20-29
30-39
40-49
50-59
60-69
Низкий
32
30
27
23
20
Ниже
среднего
32-37
30-35
27-31
23-28
20-26
Средний
38-44
36-42
32-39
29-36
27-32
Выше
среднего
45-52
43-50
40-47
37-45
33-43
Высокий
>52
>50
>47
>45
>43
Возраст (лет)
27
Максимальное потребление кислорода у детей и подростков
Мальчики
Девочки
Возраст, лет
л/мин
мл/мин/кг
л/мин
мл/мин/кг
9
1,51
50
1,22
40
11
1,93
50
1,49
39
13
2,35
50
2,03
43
15
3,17
53
2,02
38
17
3,7
54
2,19
38
28
Методы тестирования физической работоспособности
Уровни физического здоровья человека в
соответствии с ДМПК
Уровень физического здоровья
человека
Низкий
Ниже среднего
Средний
% ДМПК
Выше среднего
Высокий
91-100
101 и выше
50-60
61-74
75-90
29
Методы тестирования физической работоспособности
ДМПК
Для мужчин: 52 - (0,25 × возраст),
Для женщин: 44 - (0,20 × возраст).
30
Методы тестирования физической работоспособности
%ДМПК
МПК / ДМПК × 100%
31
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Утомление
Особый вид функционального состояния человека,
временно
возникающий
под
действием
продолжительной
или
интенсивной
работы
и
приводящий к снижению ее эффективности.
32
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Критерии утомления
Изменение
количественных
и
качественных
показателей работы, а также физиологических
функций во время работы или при выполнении
специальных тестов.
33
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Фазы утомления
Начальное утомление (клинико-физиологические и
психофизиологические
показатели
отличаются
неустойчивостью
разнонаправленным
характером
изменений, однако их колебания, как правило, не
выходят за пределы физиологических нормативов).

Компенсированное утомление (увеличивающееся
утомление компенсируется повышенным напряжением
функциональных систем, изменением биомеханической
структуры движений).

Декомпенсированное (вплоть до прекращения
работы).

34
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Фазы утомления
Острое утомление наступает при относительно
кратковременной работе, если ее интенсивность не
соответствует уровню физической подготовленности
субъекта. Оно проявляется в резком падении
сердечной
производительности
(сердечная
недостаточность), расстройстве регуляторных влияний
со стороны ЦНС и эндокринной системы, в увеличении
потоотделения, нарушении водно-солевого баланса.
 Хроническое
утомление является результатом
недовосстановления после работы.

35
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Фазы утомления
Общее утомление - возникает при физической
работе, в которую вовлечены обширные мышечные
группы.

Локальное утомление - чрезмерная нагрузка
падает на отдельные мышечные группы.

36
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Фазы утомления
Cкрытая, компенсируемая фаза - сохраняется
высокая
работоспособность,
поддерживаемая
волевыми усилиями. Но экономичность работы при
этом падает.
 Некомпенсируемое, явное утомление - снижение
работоспособности при угнетении функций внутренних
органов и двигательного аппарата.

37
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Основные механизмы мышечного утомления
Истощение энергетических ресурсов.

Отравление
накапливающимися
продуктами
распада энергетических веществ.

Задушение
в
результате
недостаточного
поступления кислорода.

38
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Переутомление
Совокупность
стойких
функциональных
нарушений в организме человека, возникающих в
результате многократно повторяющегося чрезмерного
утомления, не исчезающих за время отдыха между
суточными или недельными периодами отдыха
(неблагоприятно для здоровья работающих).
39

Переутомление - это патологическое состояние
организма, которое характеризуется постоянным
ощущением усталости, вялостью, нарушением
сна и аппетита, болями в области сердца и
других частях тела.
40
С каждым разом выполнение упражнений, которые
раньше получались без особых усилий, становится все
более трудным. Постепенно начинает пропадать желание
тренироваться.
 Появляются учащенное сердцебиение, одышка, усталость
и боль в мышцах (суставах), большая потливость,
значительное покраснение кожи, нарушение координации
при выполнении упражнений и невнимательность.
 Восстановление
дыхания и частоты сердечных
сокращений после нагрузки происходит более медленно, а
чувство усталости наступает быстрее. При переутомлении
дыхание осуществляется поверхностно - через рот,
появляются головные боли, иногда тошнота и рвота,
настроение становится подавленным.
41

Может происходить развитие неврозоподобных
состояний.
 Иногда отмечают болезненность и увеличение
печени, нарушение белкового и углеводного обмена.

Переутомление
нарушает
слаженность
взаимодействия между корой головного мозга,
нижележащими отделами нервной системы и
внутренними органами.
Главным объективным критерием переутомления
является резкое снижение спортивных результатов и
появление
грубых
ошибок
при
выполнении
специальных физических упражнений.
42

снижение показателей работоспособности до
15% по сравнению с исходными – утомление,
снижение на 16-19% – хроническое утомление,
снижение на 20% и более – переутомление.
43
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Перетренировка
Заболевание,
возникающее
в
связи
с
перенапряжением
ЦНС
у
тренированного
физкультурника или спортсмена.
Нарушается слаженная деятельность нервной
системы (срыв вегетативной нервной системы, невроз),
отмечается длительное снижение работоспособности и
ухудшение спортивных результатов.
44
Длительное
использование
интенсивных
нагрузок при недостаточном интервале отдыха и
восстановления, напряженные тренировки в
сочетании
с
экзаменационной
сессией,
конфликтными ситуациями, сложными семейными
взаимоотношениями.
45
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Фазы перетренировки
1 - Прекращение роста спортивных результатов
или их прекращение, жалобы на ухудшение
самочувствия.

2 - Прогрессирующее снижение спортивных
результатов, ухудшение восстановительных процессов
после нагрузки.

2,3 - Расстройство систем регуляции, изменения в
сердечной мышце.

46
Физиологические механизмы развития утомления. Фазы утомления
Проявление перетренированности и переутомления:
Нарушение сна, повышенная раздражительность
или вялость, аппатия.

Нарушение тончайших, затем более грубых
двигательных координаций (ухудшается техника
выполнения
упражнений,
снижается
сила,
выносливость, быстрота, спортивные результаты).

Нарушение сердечной деятельности (тахикардия,
реже - брадикардия; нарушение ритма сердцебиений;
экстрасистолия).

Ухудшение аппетита, падение веса тела, одышка,
дыхательная аритмия.

47
Физиологическая характеристика восстановительных процессов.
Физиологические мероприятия повышения скорости восстановительных
процессов
Восстановление
Процесс, происходящий в организме после
прекращения работы и заключающийся в постепенном
переходе физиологических и биохимических функций к
исходному состоянию.
48
преобладают процессы ассимиляции,
 восстановление
энергетических
ресурсов
происходит с превышением исходного уровня
(сверхвосстановление, или суперкомпенсация).

49
восполняются израсходованные во время
тренировочной и соревновательной работы
энергоресурсы,
 ликвидируется кислородный долг,
 удаляются продукты распада,
 нормализуются
нейроэндокринные
взаимоотношения, соматическая и вегетативная
системы,
 стабилизируется гомеостаз.

50
-ранняя фаза – от нескольких минут до
нескольких часов;
-поздняя фаза – до нескольких суток.
51


Восстановление происходит уже в процессе
выполнения работы (текущее восстановление),
но
основные
энергетические
затраты
восстанавливаются после окончания работы
(отставленное восстановление).
Текущее
восстановление
поддерживает
нормальное функциональное состояние и
основные гомеостатические константы в
процессе выполнения мышечной работы. В это
время
происходит
ресинтез
АТФ,
креатинфосфата, переход гликогена в глюкозу и
ресинтез глюкозы из продуктов ее распада –
52

Во время отдыха усиливаются анаболические
процессы, за счет которых происходят
восстановительные и пластические процессы в
клеточных структурах тканей и органов.
53

Наиболее
объективным
показателем
восстановления работоспособности служит
максимальный объем повторной работы.
54