Мышечные ткани. Строение и функции мышечного волокна

Возрастает образование тепла. Часть энергии, освобождающейся при химических процессах без превращения в , непосредственно переходит в сокращения мышцы. Остальная большая часть энергии химических процессов превращается в тепловую, поэтому мышцы при сокращении выделяют тепло.

Коэффициентом полезного действия (КПД) называется отношение энергии, затраченной на работу мышц, ко всей энергии, произведенной в мышцах во время работы. КПД мышц человека колеблется в среднем от 15 до 25%, КПД мышц ног - от 20 до 35%, а рук - от 5 до 15%.

При тренировке он увеличивается у человека до 25-30% и даже до 35%, а у животных - до 50%,

Анаэробной и аэробной фазам биохимических процессов соответствуют две фазы теплообразования: начальная и восстановительная, или отставленная.

Начальная фаза вызывается биохимическими анаэробными процессами, ведущими к сокращению мышцы. При одиночном сокращении мышцы 65-70% тепла приходится на период сокращения и 30-35% - на период расслабления (запаздывающее анаэробное теплообразование). Небольшое количество тепла выделяется во время возбуждения, предшествующего сокращении). При кратковременных тетанусах на запаздывающее теплообразование приходится 20% всего тепла. В аэробных условиях в атмосфере кислорода в начальной фазе образуется столько же тепла, сколько его образуется без кислорода, и на начальную анаэробную фазу приходится 40% всего тепла, выделяемого мышцей в присутствии кислорода.

Так как при пассивном укорочении и небольшом растяжении мышцы выделяется тепло, то часть тепла в начальной фазе зависит от изменения эластичности мышц.

Восстановительная фаза теплообразования вызывается главным образом окислительными процессами. Только 25% тепла приходится на запаздывающее анаэробное теплообразование. Всего в этой фазе образуется 60% тепла, выделяемого мышцей в присутствии кислорода. Во время этой фазы происходит окисление части молочной кислоты и восстановление остальной ее части в гликоген. В нормальных условиях мышечной деятельности бескислородное и кислородное расщепление веществ и их ресинтез происходят одновременно. Поэтому при нормальном кровообращении длительная работа малой интенсивности сравнительно долго не сопровождается заметным уменьшением содержания сахара в и накоплением в ней молочной кислоты.

При ауксотоническом сокращении выделяется на 40% больше тепла, чем при изометрическом. Чем больше напряжение мышцы при изометрическом сокращении, тем больше теплообразование. При изотоническом сокращении без груза теплообразование очень мало. Оно меньше, чем при изометрическом сокращении. Но если мышца сокращается с грузом, то теплообразование тем больше, чех: больше масса груза.

Общее теплообразование в обе фазы больше начального при одиночных сокращениях в 1,5 раза, а при тетанических в 2,5 раза. Следовательно, при неизменной начальной фазе увеличивается восстановительная фаза. Это свидетельствует о более экономном использовании веществ и энергии при тетанусе.

Самарский Государственный Университет Путей Сообщения

Реферат на тему:

«Энергозатраты при физической нагрузке разной интенсивности»

Выполинла: Калашникова В.С

Группа Д-12

Проверила: Беленькая О.Н.

Самара, 2011

1. Участие в соревнованиях в процессе самостоятельных занятий.
2. Гигиена питания, питьевого режима, уход за кожей.
3. Гигиенические требования при проведении занятий: места занятий, одежда, обувь.
4. Самоконтроль за эффективностью самостоятельных занятий. Профилактика травматизма.

Чем больше мышечная работа, тем сильнее возрастает расход энергии. Ну это и правильно по закону сохранения энергии: если энергия где – нибудь убудет, то она обязательно прибудет в виде или такой же, или другой энергии. В лабораторных условиях, в опытах с работой на велоэнергометре, при точно определённом сопротивлении вращению педалей была установлена прямая (линейная) зависимость расхода энергии от мощности работы, регистрируемой в килограммах или ваттах. Вместе с тем было выявлено, что не вся энергия, расходуемая человеком при совершении механической работы, используется непосредственно на эту работу, ибо большая часть энергии теряется в виде тепла.

Известно, что отношение энергии, полезно затраченной на работу, ко всей израсходованной энергии называется коэффициентом полезного действия (КПД). Считается, что наибольший КПД человека при привычной для него работе не превышает 0,30 –0,35. Следовательно, при самом экономном расходе энергии в процессе работы общие энергетические затраты организма минимум в 3 раза превышают затраты на совершение работы. Чаще же КПД равен 0,20 – 0,25, так как нетренированный человек тратит на одну и ту же работу больше энергии, чем тренированный. Так, экспериментально было установлено, что при одной и той же скорости передвижения разница в расходе энергии между тренированным спортсменом и нетренированным (новичком) может достигать 25 – 30%. Общее представление о расходе энергии (в Ккал) во время прохождения разных дистанций дают следующие цифры, определенные известным физиологом спорта В.С. Фарфелем:

Таблица 1.

Бег легкоатлетический.

Бег на коньках

Плавание

Лыжные гонки

Велогонки

Зоны мощности в спортивных упражнениях.

С ориентацией на мощность и расход энергии были установлены следующие зоны относительной мощности в циклических видах спорта:

1. Максимальная степень мощности.

В этой зоне продолжительность работы достигает всего лишь от 20 до 25 секунд. В эту категорию попадают такие виды спорта как: бег на 100 и 200 метров; Плавание на 50 метров; Велогонка на 200 метров с хода, при чём эти физические упражнения делаются при рекордном исполнении.

2. Субмаксимальная степень мощности.

Эта степень немного ниже максимальной, и поэтому продолжительность работы при таких нагрузках может быть от 25 секунд до 3-5 минут. Сюда попадают: бег на 400, 800, 100, 1500 метров; плавание на 100, 200, 400 метров; бег на коньках на 500, 1500, 300 метров; а также велогонки на 300, 1000, 2000, 3000, 4000 метров.

3. Большая степень мощности.

Продолжительность работы достигает от 3-5 минут до 30 минут. Этой степени соответствуют: бег на 2, 3, 5, 10 километров; плавание на 800, 1500 метров; бег на коньках на 5, 10 километров; велогонки на 100 километров и более.

3. Умеренная степень мощности.

Продолжительность работы достигает даже свыше 30 минут! Физические упражнения, которые соответствуют этой степени мощности это: бег на 15 километров и более; спортивная ходьба на 10 километров и более; бег на лыжах на 10 километров и более, а также велогонки на 100 километров и более. Отсюда ясно проявляется закономерность: чем больше нагрузка, чем больше степень мощности, затрачиваемой на выполнение данных физических упражнений, тем меньше по продолжительности (минуты, секунды) и по количеству (например в метрах) спортсмен может работать на данном уровне нагрузок. И действительно. Как говорится, тише едешь, дальше будешь. Например, если при беге трусцой спортсмен пробегает километры и может держать темп очень долго, то на спринтерских дистанциях пробегаются всего лишь сотни метров и за меньшие промежутки времени. Или, например если штангист может небольшой вес держать минутами/десятками минут, то большие нагрузки буквально 2-5 секунд. Итак, эти четыре зоны относительной мощности предполагают деление множества различных дистанций на четыре группы: короткие, средние, длинные, сверхдлинные. Так в чём же суть разделения физических упражнений по зонам относительной мощности и как это связанно с энергозатратами при физических нагрузках разнойинтенсивности? Во-первых, мощность работы прямо зависит от её интенсивности, что было сказано выше. Во-вторых, высвобождение и расход энергии преодоления дистанций, входящих в различные зоны мощности, имеют существенно отличающиеся физиологические характеристики, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Зона относительной мощности работы

Показатель	Максимальная	Субмаксимальная	Большая	Умеренная
Предельная длительность	От 20 до 25 с	От 25 с до 3-5 мин	От 3-5 до 30 мин	Свыше 30 мин
Потребление кислорода	Незначительная	Возрастает к максимальной	Максимальная	Пропорциональна мощности
Кислородный долг	Почти Субмаксимальная	Субмаксимальная	Максимальная	Пропорциональна мощности
Вентиляция лёгких и кровообращение	Незначительная	Субмаксимальная	Максимальная	Пропорциональна мощности
Биохимические сдвиги	Субмаксимальные	Максимальная	Максимальная	Незначительная

Теперь перейдём к более детальному рассмотрению данных, приведённых в таблице.

Зона максимальной мощности: в её пределах может выполняться работа, требующая предельно быстрых движений. Ни при какой другой работе неосвобождается столько энергии, сколько при работе с максимальной мощностью. Кислородный запас в единицу времени самый большой, потребление организмом кислорода незначительно. Работа мышц совершается почти полностью за счёт бескислородного (анаэробного) распада веществ. Практически весь кислородный запрос организма удовлетворяется уже после работы, т.е. запрос во время работы почти равен кислородному долгу. Дыхание незначительно: на протяжении тех 10 –20 секунд, в течение которых совершается работа спортсмен либо не дышит, либоделает несколько коротких вдохов. Зато после финиша его дыхание ещё долгоусиленно, в это время погашается кислородный долг. Из-за кратковременности работы кровообращение не успевает усилиться, частота же сердечных сокращений значительно возрастает к концу работы. Однако минутный объём крови увеличивается ненамного, потому что не успевает вырасти систолический объём сердца. Зона субмаксимальной мощности: в мышцах протекают не только анаэробные процессы, но и процессы аэробного окисления, доля которых увеличивается к концу работы из-за постепенного усиления кровообращения. Интенсивность дыхания также всё время возрастает до самого конца работы. Процессы аэробного окисления хотя и возрастают на протяжении работы, всё же отстают от процессов бескислородного распада. Всё время прогрессирует кислородная задолженность. Кислородный долг к концу работы больше, чем при максимальной мощности. В крови происходят большие химические сдвиги. К концу работы в зоне субмаксимальной мощности резко усиливается дыхание и кровообращение, возникает большой кислородный долг и выраженные сдвиги в кислотно-щелочном и водно-солевом равновесии крови. Это может вызвать повышение температуры крови на 1 – 2 градуса, что может повлиять на состояние нервных центров. Зона большой мощности: интенсивность дыхания и кровообращения успевает уже в первые минуты работы возрасти до очень больших величин, которые сохраняются до конца работы. Возможности аэробного окисления более высоки, однако они всё же отстают от анаэробных процессов. Сравнительно большой уровень потребления кислорода несколько отстаёт от кислородного запроса организма, поэтому накопление кислородного долга всё же происходит. К концу работы он будет значителен. Значительны и сдвиги в химизме крови и мочи. Зона умеренной мощности: это уже сверхдлинные дистанции. Работа умеренной мощности характеризуется устойчивым состоянием, с чем связано усиление дыханияи кровообращения пропорционально интенсивности работы и отсутствие накопления продуктов анаэробного распада. При многочасовой работе наблюдается значительный общий расход энергии, сто уменьшает углеводные ресурсы организма. Итак, в результате повторных нагрузок определённой мощности на тренировочных занятиях организм адаптируется к соответствующей работе благодаря совершенствованию физиологических и биохимических процессов, особенностей функционирования систем организма. Повышается КПД при выполнении работы определенной мощности, повышается тренированность, растут спортивные результаты.

Страница
4

· устойчивость к стрессовым ситуациям тренировочной и соревно­вательной деятельности;

· кинестетические и визуальные восприятия двигательных дейст­вий и окружающей среды;

· способность к психической регуляции движений, обеспечение эффективной мышечной координации;

· способность воспринимать, организовывать и "перерабатывать информацию в условиях дефицита времени;

способность к формированию в структурах головного мозга опе­режающих реакций, программ, предшествующих реальному дей­ствию.

Интенсивность физических нагрузок

Воздействие физических упражнений на человека связано с нагрузкой на его организм, вызывающей активную реакцию функци­ональных систем. Чтобы определить степень напряженности этих сис­тем при нагрузке, используются показатели интенсивности, которые характеризуют реакцию организма на выполненную работу. Таких по­казателей много: изменение времени двигательной реакции, частота дыхания, минутный объем потребления кислорода и т.д. Между тем наиболее удобный и информативный показатель интенсивности на­грузки, особенно в циклических видах спорта, это частота сердечных сокращений (ЧСС). Индивидуальные зоны интенсивности нагрузок определяются с ориентацией именно на частоту сердечных сокраще­ний. Физиологи определяют четыре зоны интенсивности нагрузок по ЧСС: О, I, II, III. На рис. 5.12 представлены зоны интенсивности на­грузок при равномерной мышечной работе.

Разделение нагрузок на зоны имеет в своей основе не только изме­нение ЧСС, но и различия в физиологических и биохимических про­цессах при нагрузках разной интенсивности.

Нулевая зона характеризуется аэробным процессом энергетических превращений при частоте сердечных сокращений до 130 ударов в мин для лиц студенческого возраста. При такой интенсивности нагрузки не возникает кислородного долга, поэтому тренировочный эффект может обнаружиться лишь у слабо подготовленных занимающихся. Нулевая зона может применяться в целях разминки при подготовке организма к нагрузке большей интенсивности, для восстановления (при повтор­ном или интервальном методах тренировки) или для активного отдыха. Существенный прирост потребления кислорода, а следовательно, и соответствующее тренирующее воздействие на организм происходит не в этой, а в первой зоне, типичной при воспитании выносливости у начинающих.

Первая тренировочная зона интенсивности нагрузки (от 130 до 150 удар/мин) наиболее типична для начинающих спортсменов, так как прирост достижений и потребление кислорода (с аэробным про­цессом его обмена в организме) происходит у них начиная с ЧСС, рав­ной 130 удар/мин. В связи с этим данный рубеж назван порогом го­товности.

При воспитании общей выносливости для подготовленного спортсмена характерно естественное «вхождение» во вторую зону интенсивности нагрузок. Во второй тренировочной зоне (от 150 до 180 удар/мин) подключаются анаэробные механизмы энергообеспече­ния мышечной деятельности. Считается, что 150 удар/мин, это порог анаэробного обмена (ПАНО). Однако у слабо подготовленных зани­мающихся и у спортсменов с низкой спортивной формой ПАНО может наступить и при частоте сердечных сокращений 130- 140 удар/мин, тогда как у хорошо тренированных спортсменов ПАНО может «отодвинуться» к границе 160-165 удар/мин.

В третьей тренировочной зоне (более 180 удар/мин) совершенст­вуются анаэробные механизмы энергообеспечения на фоне значитель­ного кислородного долга. Здесь частота пульса перестает быть инфор­мативным показателем дозирования нагрузки, но приобретают вес по­казатели биохимических реакций крови и ее состава, в частности ко­личество молочной кислоты. Уменьшается время отдыха сердечной мышцы при сокращении более 180 удар/мин, что приводит к падению ее сократительной силы (при покое 0,25 с - сокращение, 0,75 с - отдых; при 180 удар/мин - 0,22 с - сокращение, 0,08 с - отдых), резко возрастает кислородный долг.

К работе большой интенсивности организм приспосабливается в ходе повторной тренировочной работы. Но самых больших значений максимальный кислородный долг достигает только в условиях сорев­нований. Поэтому чтобы достичь высокого уровня интенсивности тре­нировочных нагрузок, используют методы напряженных ситуаций со­ревновательного характера.

Энергозатраты при физических нагрузках

Чем больше мышечная работа, тем сильнее возрастает рас­ход энергии. Отношение энергии, полезно затраченной на работу, ко всей израсходованной энергии называется коэффициентом полезного действия (КПД). Считается, что наибольший КПД человека при привычной для него работе не превышает 0,30-0,35. Следовательно, при самом экономном расхо­де энергии в процессе работы общие энергетические затраты организ­ма минимум в 3 раза превышают затраты на совершение работы. Чаще же КПД равен 0,20-0,25, так как нетренированный человек тратит на одну и ту же работу больше энергии, чем тренированный. Так, экспе­риментально установлено, что при одной и той же скорости передви­жения разница в расходе энергии между тренированным спортсменом и новичком может достигать 25-30%

Общее представление о расходе энергии (в ккал) во время прохож­дения разных дистанций дают следующие цифры, определенные из­вестным физиологом спорта B.C. Фарфелем.

Бег легкоатлетический, м Плавание, м

100 – 18 100 – 50

200 – 25 200 – 80

400 – 40 400 – 150

800 – 60 Лыжные гонки, км

1500 – 100 10 – 550

3000 – 210 30 – 1800

5000 – 310 50 – 3600

10000 – 590 Велогонки, км

42195 – 2300 1 – 55

Бег на коньках, м 10 – 300

500 – 35 20 – 500

1500 – 65 50 – 1100

5000 – 200 100 – 2300

Г.В. Барчукова и С.Д. Шпрах сравнивают энергетическую «стои­мость» различных проявлений спортивной и бытовой дыхательной де­ятельности (в расчете ккал/мин).

Двигательная деятельность ккал/мин

Лыжи 10,0-20,0

Бег по пересеченной местности 10,6

Футбол. 8,8

Теннис 7,2-10,0

Настольный теннис 6,6-10,0

Плавание (брасс) . . 5,0-11,0

Волейбол. 4,5-10,0

Гимнастика. 2,5-6,5

Современные танцы 4,7-6,6

Вождение машины. 3,4-10,0

Мытье окон 3,0-3,7

Косьба травы 1,0-7,5

Одевание и раздевание……….2,3-4,0,

С ориентацией на мощность и расход энергии были установлены зоны относительной мощности в циклических видах спорта

Степень мощности	Продолжительность работы	Виды физических упражнений при рекордном выполнении
Максимальная	От 20 до 25 с	Бег 100 и 200 м. Плавание 50м Велогонка 200 м с хода
Субмаксимальная	От 25 с до 3-5 мин	Бег 400, 800, 1000, 1500 м. Плавание 100, 200, 400 м Бег на коньках 500, 1500, 3000 м Велогонки 300, 1000, 2000, 3000, 4000 м
	От 3-5 до 30 мин	Бег 2, 3, 5, 10 км Плавание 800, 1500 м Бег на коньках 5, 10 км Велогонки 5000, 10000, 20000 м
Умеренная		Бег 15 км и более Спортивная ходьба 10 км и более Бег на лыжах 10 км и более Велогонки 100 км и более

Существуют два вида работы – физическая и умственная; и спор о том, какая из них легче, совершенно неуместен. Утомление при умственной работе может быть нисколько не меньше, а иногда и больше, чем при физической. И, несомненно, оба этих вида деятельности важны и полезны.

Что влияет на уровень работоспособности человека

Работа - это осуществление клеткой, органом, системой органов или организмом свойственных им функций. Человек разумный выполняет, как правило, общественно полезную работу. Научно-технический прогресс изменил характер работы человека. На смену тяжелому физическому труду пришел труд умственный. И физическая, и умственная работа направлены на выполнение определенных задач, в выполнении каждого вида деятельности задействованы различные процессы. «Большинство современных рабочих выполняют задачи, требующие распознавания образов, быстрого получения и переработки информации, а также способности разрабатывать планы и принимать решения», - пишет известный физиолог труда Г. Ульмер (1997). И это накладывает серьезный отпечаток на здоровье человека.

Работоспособность - это способность человека выполнять максимально возможное количество работы на протяжении определенного (заданного) времени и с определенной эффективностью. Работоспособность, подобно работе, подразделяется на умственную и физическую. Исходя из приведенного выше определения, умственная работоспособность человека - это способность выполнять определенное количество работы, требующей значительной активации нервно-психической сферы. Физическая работоспособность человека - это способность выполнять максимально возможное количество физической работы за счет активации опорно-двигательного аппарата. Естественно, физическая работоспособность зависит и от состояния нервной системы, иннервирующей опорно-двигательный аппарат.

Что же влияет на работоспособность и как повысить эффективность выполняемой работы? Основной фактор, что влияет на работоспособность человека, это, в первую очередь, состояние его здоровья. Также умственная и физическая работоспособность человека зависит от уровня тренированности, опыта, физического и психического состояния. Немаловажным показателем уровня трудоспособности человека является его склонность к данной работе (т. е. талант), мотивация к труду и связанные с работой эмоции, состояние окружающей среды, организация труда. В работоспособности человека вжную роль играет оптимальная организация рабочего места, которая позволяет поддержать необходимое положение тела и его сегментов для выполнения работы.

Ниже вы узнаете, какие бывают виды работы, и какие механизмы задействованы при их выполнении.

Виды работы: физическая и умственная работоспособность человека

Умственная работа связана с мышлением и с членораздельной речью, так как человек имеет дело не с конкретными предметами, явлениями или живыми организмами, а с определяющими их символами или понятиями. Умственная работа включает прием и переработку информации, ее сравнение с информацией, хранящейся в памяти, преобразование информации, определение проблем и путей их решения, формирование цели.

Умственная работоспособность связана с мыслительным и эмоциональным компонентами. Мыслительный компонент связан с интеллектуальными способностями человека, он требует обдумывания и концентрации внимания. Эмоциональный компонент включает самооценку человека как субъекта умственного труда, оценку значимости цели и средств. Эмоциональный компонент вызывает возникновение многочисленных положительных и отрицательных эмоций, что проявляется четкими реакциями вегетативной нервной системы и изменениями настроения человека. Эмоциональные нагрузки и психическая перегрузка стимулируют симпатическую часть вегетативной нервной системы, что проявляется увеличением частоты пульса и дыхания, минутного объема сердца и дыхания, усиленным потоотделением («реакция борьбы и бегства»).

Физическая работа связана с деятельностью опорно-двигательного аппарата, основную роль в этом выполняют скелетные мышцы. Если благодаря сокращению мышцы меняется положение части тела, то преодолевается сила сопротивления, т. е. выполняется преодолевающая работа. Работа, при которой сила мышцы уступает действию силы тяжести и удерживаемого груза, называется уступающей. В этом случае мышца функционирует, однако она не укорачивается, а, наоборот, удлиняется, например, когда невозможно поднять или удержать на весу тело, имеющее очень большую массу. Несмотря на усилие мышц, приходится опустить это тело на какую-нибудь поверхность. Удерживающая работа выполняется, если благодаря сокращению мышц тело или груз удерживается в определенном положении без перемещения его в пространстве, например, человек держит груз, не двигаясь. При этом мышцы сокращаются изометрически, т. е. без изменения их длины. Сила сокращения мышц уравновешивает массу тела и груза. Когда мышцы, сокращаясь, перемещают тело или его части в пространстве, они выполняют преодолевающую или уступающую работу, которая является динамической. Статической является удерживающая работа, при которой не происходит движений всего тела или его части. При статической работе мышцы сокращаются изометрически, при этом расстояние не преодолевается, но работа осуществляется.

Энергетические затраты организма и физиологическая потребность человека в энергии

Выполнение работы требует затрат энергии. Общая потребность человека в энергии - это сумма основного и рабочего обмена. Энергетические затраты организма человека при основном обмене - это количество энергии, затрачиваемое организмом в условиях полного покоя для поддержания жизни. У мужчин энергетические затраты организма в среднем составляют 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 ч (4,2 кДж). У женщин - 0,9 ккал (3,8 кДж). Рабочий обмен - это количество энергии, затраченной для выполнения какой-либо внешней работы. Общая суточная физиологическая потребность человека в энергии при умственном труде равна 2500-3200 ккал (10 475-13 410 кДж). При механизированном труде или легкой немеханизированной работе - 3200-3500 ккал (13 410-14 665 кДж). При частично механизированном труде или немеханизированном труде умеренной тяжести - 3500-4500 ккал (14 665-18 855 кДж), при тяжелом немеханизированном физическом труде - 4500-5000 ккал (18 855-20 950 кДж).

Анатомический и физиологический поперечники характеризуют величину или функцию той или иной мышцы. Анатомический поперечник - это площадь перпендикулярного длинной оси поперечного сечения мышцы в определенном ее участке. Физиологический поперечник - это сумма площадей поперечных сечений всех мышечных волокон, образующих мышцу. Первый показатель характеризует величину мышцы, второй - ее силу. Абсолютная сила мышцы вычисляется путем деления массы максимального груза (кг), который может поднять мышца, на площадь ее физиологического поперечника (см2). Этот показатель у человека для разных мышц составляет от 6,24 до 16,8 кг/см2. Так, например, абсолютная сила икроножной мышцы - 5,9 кг/см2, трехглавой мышцы плеча - 16,8 кг/см2, двуглавой мышцы плеча- 11,4 кг/см2. Напряжение, развиваемое при сокращении одним мышечным волокном, колеблется в пределах 0,1-0,2 г.

Размах сокращения (амплитуда) зависит от длины мышечных волокон. В веретенообразных и лентовидных мышцах волокна длиннее, а анатомический и физиологический поперечники совпадают, поэтому сила этих мышц не очень большая, а амплитуда сокращения велика. В перистых мышцах физиологический поперечник значительно больше анатомического и, соответственно, их сила больше. В связи с тем, что мышечные волокна этих мышц короткие, амплитуда их сокращения невелика.

Показатель эффективности работы: коэффициент полезной деятельности человека (КПД) человека на работе

Одним из показателей эффективности работы человека является коэффициент полезного действия, который говорит о том, какая часть затраченной энергии превращается в энергию, осуществляющую полезную внешнюю работу:

Коэффициент полезного действия (КПД) человека равен энергии, затрачиваемой на внешнюю работу, поделенный на вырабатываемую энергию и умноженный на100 %.

У человека коэффициент полезной деятельности человека изолированной мышцы может достигнуть 35%. Коэффициент полезного действия организма в целом и КПД человека на работе при различных видах мышечной деятельности низок. Он варьирует в пределах от 3 до 25%. При частом повторении одной и той же работы развивается рабочий динамический стереотип - система рефлекторных реакций, которые формируются при постоянном повторении одних и тех же раздражителей. Рефлекторные реакции приобретают характер автоматических, поэтому работа становится более энергетически экономичной и менее утомительной, не требует постоянного внимания и сосредоточения.

Причины и факторы временного снижения умственной и физической работоспособности организма

Вызывает реакцию всех органов и систем. При сильных нагрузках происходит снижение работоспособности, так как человек утомляется. В активно сокращающейся мышце увеличивается кровоток более чем в 20 раз, активизируется обмен веществ. При умеренной физической нагрузке в мышце преобладает аэробный обмен веществ, во время тяжелой работы часть энергии освобождается анаэробно, т. е. без использования кислорода. В результате этого в мышцах образуется и накапливается молочная кислота. Это является одним из факторов снижения работоспособности: при накоплении значительных количеств молочной кислоты в мышечных волокнах развивается мышечное утомление. При физической работе возрастают частота сердечных сокращений, ударный объем сердца, артериальное давление, потребление организмом кислорода. При легкой и умеренной физической работе с постоянной нагрузкой в течение 5-10 мин частота сердечных сокращений увеличивается, после чего достигает постоянного уровня, или стационарного состояния, которое не приводит к утомлению человека в течение нескольких часов. Через 3-5 мин после завершения такой работы частота сердечных сокращений нормализуется. При тяжелой работе стационарное состояние не наступает, происходит снижение физической работоспособности, развивается утомление, частота сердечных сокращений увеличивается, а после прекращения тяжелой работы период восстановления нормальной частоты сердечных сокращений длится несколько часов.

У каждого человека есть свой индивидуальный предел утомления при физической и умственной работе, разница для каждого индивидуума порой весьма существенна. После этого предела наступает снижение работоспособности организма в целом, человек уже не может выполнять свою работу эффективно. Предел утомительной работы разделяется на два уровня работоспособности. Работа, которую человек может выполнять в течение 8 ч без развития признаков мышечного утомления, считается легкой, она ниже предела. Выше него находится область максимальной работоспособности, выполнение такой работы существенно ограничено во времени. Снижение умственной и физической работоспособности происходит по мере увеличения длительности работы. Тренировка повышает работоспособность человека.

Как же определить предел утомительной динамической работы? Одним из важных показателей является частота пульса, которая сохраняется постоянно во время работы, не увеличиваясь в связи с утомлением. У нетренированных людей в возрасте от 20 до 30 лет она не превышает 130 ударов в 1 мин, менее чем через 5 мин после прекращения работы частота пульса становится менее 100 ударов в 1 мин; в возрасте от 31 до 50 лет превышает 130-140 ударов в 1 мин, частота пульса становится меньше 100 ударов в 1 мин лишь через 10-15 мин после прекращения работы. У тренированных людей наблюдается более быстрая нормализация пульса.

То же самое касается и снижения умственной работоспособности человека – только постоянные «тренировки мозга» дадут возможность не утомляться слишком быстро.

Утомление и восстановление при физической и умственной работе

Утомление - это физиологическое состояние человека, наступающее вследствие напряженной или длительной работы. Оно выражается во временном снижении работоспособности, которое провоцируется мышечным (физическим) и нервно-психическим утомлением. При тяжелой работе они сочетаются. Утомление характеризуется уменьшением силы и выносливости мышц, нарушением координации движений, увеличением энергозатрат для выполнения одной и той же работы, нарушением памяти, скорости переработки информации, сосредоточения и т. д. Утомление субъективно ощущается человеком в виде усталости, при которой человек не способен нормально реагировать на стимулы. Кроме того, усталость обусловлена недостаточным сном. Усталость вызывает у человека желание прекратить работу или уменьшить нагрузки.

Причиной снижения работоспособности при тяжелой физической работе является накопление в мышечных волокнах некоторых продуктов обмена (например, молочной кислоты). Отдых, особенно активный, приводит к восстановлению работоспособности мышцы. Это связано с удалением молочной кислоты и возобновлением запасов энергии в мышце. Нервно-психическое (центральное) утомление вызвано длительной напряженной умственной работой, однообразной монотонной работой, шумом, плохими условиями труда, эмоциональными факторами, заболеваниями, неправильным или недостаточным питанием, гиповитаминозом.

Частое нервно-психическое утомление приводит к развитию хронического утомления. Это состояние, типично для многих людей в современных условиях. Оно ведет к развитию сердечно-сосудистых заболеваний, инфарктам, инсультам, неврозам, психозам, депрессиям, сексуальным нарушениям. Если же, несмотря на утомление, работа продолжается, возникает истощение. Напомним, что тяжелые физические и нервно-психические нагрузки вызывают стресс (вернее, дистресс).

Различают острое и хроническое истощение. Первое представляет собой резкое снижение работоспособности во время тяжелой работы, второе возникает вследствие длительной напряженной или слишком часто повторяемой тяжелой работы. Профессиональный спорт, спортивные соревнования и усиленные тренировки часто приводят к острому и хроническому истощению. Подчеркнем: речь идет о профессиональном спорте, а не о физической культуре, которая полезна и абсолютно необходима в любом возрасте.

Как отдохнуть и восстановиться после умственной и физической работы

Восстановление работоспособности - это процесс постепенного возвращения функций организма к исходному состоянию после прекращения работы. По мере восстановления степень утомления уменьшается, а работоспособность увеличивается. Если человек выполняет работу, лежащую выше пределов его утомления, необходимо периодически отдыхать. Как быстро восстановиться после работы, чтобы обезопасить свой организм от опасных последствий тяжелого напряжения? Следует подчеркнуть, что для эффективного отдыха лучше несколько кратковременных перерывов, чем один-два длинных. Даже в состоянии полного покоя скелетная мышца сохраняет свою эластичность и определенную степень напряжения. Это называется мышечным тонусом. Перед тем как восстановиться после физической работы, помните, что мышечный тонус не вызывает утомления. Тонус - это нормальное состояние частичного сокращения расслабленной мышцы, благодаря которому она способна сокращаться в ответ на определенный стимул.

Отдых - это состояние покоя или особый, специально организованный вид деятельности, которые снимают утомление и способствуют восстановлению работоспособности. И.М. Сеченов во второй половине XIX в. установил, что работа одних групп мышц конечностей способствует устранению утомления других мышечных групп, вызванного их работой. Это положение легло в основу определения двух типов отдыха: активного и пассивного. Как отдохнуть от умственной работы и тяжелого физического труда? Активный отдых - это отдых, во время которого человек выполняет другой вид работы, отличный от обычного выполняемого труда. Восстановление при физической и умственной работе путем активного отдыха происходит быстрее и эффективнее, чем при пассивном отдыхе, когда организм находится в условиях относительного покоя. Так, интенсивную умственную деятельность следует регулярно прерывать физической активностью. И наоборот: интенсивную физическую - умственной.

Настоятельно советуем работникам умственного труда после 1-1,5 ч не «отдыхать» с сигаретой в зубах, а подняться на 10-15 этажей по лестнице, сделать 15-20 приседаний, столько же прыжков, выполнить 10-20 упражнений с гантелями.

Работникам физического труда целесообразно-целесообразно погулять или, если это возможно, полегать несколько минут с приподнятыми ногами на свежем воздухе.

Теперь, когда вы знаете об утомлении при физической и умственной работе и восстановлении после неё, попробуйте организовать ваш труд таким образом, чтобы КПД вашей деятельности не снижалась в течение всего трудового дня.