עקרונות תנועה וכוח תוכן עניינים: מבוא -עקרונות בסיסיים בניתוח תנועה3................................................................................................................. גורמים המשפיעים על יכולת השריר לפתח כוח5.................................................................................................. מבנה השריר -תצורה ומבנה 6................................................................................................................................................. שריר וגידים -עקומת אורך מתח פאסיבי8............................................................................................................................ כוחות איזומטריים ועקומת מומנט שריר 11........................................................................................................................... ויסות כוחות ותנועת השלד12................................................................................................................................................... יכולת השריר לפתח כוח כתלות בסוג הכיווץ ובמהירות התנועה12.................................................................................... הפעלת השריר באמצעות מערכת העצבים 13....................................................................................................................... הפעלה עצבית ועייפות שריר 15............................................................................................................................................... היבטים מכאניים של מערכת התנועה 17.................................................................................................................... כוח 19........................................................................................................................................................................................... זווית יישום ורכיבי הכוח 20........................................................................................................................................................ מומנט23...................................................................................................................................................................................... תרגילי התנגדות 25............................................................................................................................................................... מקורות 104............................................................................................................................................................................... תודה להילה ולניר על השתתפותם בצלום תרגילי ההתנגדות. תודה לסטלה פלריה ושלי שלום על עיצוב ועימוד החוברת. © כל הזכויות שמורות למחברים ולמכללה האקדמית בוינגייט. אין לשכפל ,להעתיק ,לצלם ,לתרגם לאחסון במאגר מידע או להפיץ ספר זה או חלקים ממנו בשום צורה או אמצעי אופטי או מכני ,בין אם לשימוש פנימי או מסחרי אלא ברשות מפורשת בכתב מהמחברים ומהמכללה האקדמית בוינגייט.
עקרונות תנועה וכוח מבוא -עקרונות בסיסיים בניתוח תנועה ניתוח התנועה משמש בסיס להבנת התנועה על מרכיביה השונים ומאפשר להתערב ביעילות בתהליך הלימוד, התרגול והאימון של התנועה. השרשרת התנועתית מתחילה בגירוי עצבי המגיע אל השריר הפעיל אשר יוצר תנועה (או מקבע תנועה) סביב מפרק בגוף .מפרקי הגוף משמשים צירי תנועה ועצמות הגוף משמשות זרועות תנועה .מערכת תנועתית זו ניתנת לתיאור איכותי וכמותי כאחד. ניתן לתאר תנועה (קינמטיקה) המתרחשת במפרק ,להגדיר את מישור התנועה ואת שם התנועה ,למדוד את טווח התנועה ,מהירותה ותאוצתה .ניתן גם להעריך את הגורמים לתנועה (קינטיקה) ולמדוד את הכוחות והמומנטים הפועלים על הגוף. לדוגמה ,הקינוגרמה (רצף תמונות) הבאה: 21 המתארת ביצוע של תרגיל התנגדות (משיכה מטה בפולי עליון) ,ניתן לומר ,כי אם מתבוננים בתנועה המתרחשת במפרק הכתף ,לדוגמה ,מתמונה מס 1 .ועד לתנועה מס ,2 .נבחין בתנועה של קרוב בכתף ,במישור התנועה החזיתי ,בטווח תנועה של כ 80 -מעלות .אם נמדוד את זמן התנועה ,ניתן יהיה לחשב את המהירות הזוויתית במפרק ואת תאוצתה .נוסף על כך ,ניתן להתייחס לסוג המאמץ השרירי בעת ביצוע התנועה (מאמץ קונצנטרי או מאמץ אקסצנטרי) ומתוך כך לזהות את השרירים האגוניסטים (השרירים המניעים העיקריים) והשרירים האנטגוניסטים (השרירים המאפשרים את ביצוע התנועה במפרק על ידי התארכותם) .כך ,ניתן לקבל מידע בסיסי על התנועה שהתרחשה .יש לבצע ניתוח תנועתי זה לכל מפרק המשתתף בתנועה (מפרק הכתף ומפרק המרפק ,בתרגיל המתואר באיור) ולתת את הדעת גם על אותם מפרקים שאינם משתתפים בתנועה ,אך שרירים מסוימים נדרשים להפעיל מאמצים לייצוב הגוף (מאמצים איזומטריים של השרירים זוקפי הגו ,לדוגמה בתרגיל המתואר) .האם ניתוח התנועה המתרחשת מתמונה מס 2 .ועד לתמונה מס 1 .יהיה זהה? 2
עקרונות תנועה וכוח את ניתוח התנועה הבסיסי אפשר אפוא לערוך בטבלה המתייחסת למשתנים האלה: 1 .1המפרק בו מתרחשת התנועה. 2 .2מישור התנועה והתנועה המתרחשת במפרק. 3 .3סוג המאמץ השרירי במהלך התנועה. 4 .4השרירים האגוניסטים (מניעים ראשיים). 5 .5השרירים הסינרגיסטים (מסייעים בביצוע התנועה). 6 .6השרירים האנטגוניסטים (השרירים \"הנגדיים\" ,נותני האורך לביצוע התנועה) 7 .7השרירים המייצבים /מקבעים מפרק סמוך. 3
עקרונות תנועה וכוח גורמים המשפיעים על יכולת השריר לפתח כוח יציבה ותנועה מתאפשרות מפעילות של שרירי גוף האדם .הכוח המופק על ידי השרירים הוא האמצעי העיקרי לשליטה על האינטראקצייה בין תנועה ליציבה .פרק זה סוקר את תפקיד השרירים והגידים ביצירה ,בהתאמה ובהעברה של כוח .תפקודים אלו הכרחיים לייצוב ו/או הנעה של השלד .תנועות \"רגילות\" מווסתות ומעוצבות בזמן אמת כל הזמן ,ללא קשר לסביבה שבה הן מבוצעות .הבנה של המנגנונים בהן המערכת השרירית-עצבית מייצרת כוח ,שולטת בו ומאפשרת ביצוע של תנועה חלקה ויציבות ,מאפשרת למאמן להבין כיצד פעילות גופנית משפיעה ומושפעת במערכת הקשרים בין אימון לגוף האדם. שריר כגורם מייצב השלד מייצב את גוף האדם תוך אינטראקציה עם הסביבה שלו .אף על פי שמספר רב של רקמות מחוברות לשלד, רק השרירים מסוגלים להגיב לכוחות חיצוניים ,קצרים וארוכי טווח כאחד .רקמת השריר מתאימה לתפקוד זה מכיוון שהיא מושפעת מיכולות המערכת העצבית להגיב לשינויים חיצוניים ופנימיים .בשליטה עדינה של מערכת העצבים השרירים מפיקים את כמות הכוח הנדרשת בקשת אין-סופית של מצבים .שרירים יכולים להפיק כמות מדויקת של כוח למשימות עדינות כתנועת עפעפיים לדוגמה ,או להפיק כוח רב בעת ביצוע ספורטיבי של הרמת משקולות. הגורמים הבסיסיים המשפיעים על יכולת השריר בפיתוח כוח: יכולתו של השריר לפתח כוח מושפעת מכמה גורמים שאפשר למצאם לאורכה של השרשרת המאפשרת את ביצוע התנועה .בהם ,תצורת השריר; רקמות החיבור הקיימות בשריר; מבנה תוך-שרירי; שטח חתך הרוחב של השריר; יחס אורך/מתח המתפתח בשריר; מאפיינים אלסטיים וצמיגיות של הרקמות; היסטולוגיה של סיב השריר; זווית היישום של השרירי ופעילות יחידות מוטוריות ומרכיבים עצביים. 4
עקרונות תנועה וכוח מבנה השריר -תצורה ומבנה: מורפולוגיית השריר מתארת את המבנה הבסיסי של השריר השלם .לשריר תצורות רבות ,המשקפות את תפקודו. שתי תצורות עיקריות יידונו בפרק זה (איור .)1 .1שריר נוצתי :בשרירים אלו נוצרת זווית בין הגיד המרכזי של השריר לבין סיבי השריר.קיימים תתי-סיווגים לשרירים אלו:חד-נוצתי ,דו-נוצתי או רב-נוצתי( .חלק מראשי שריר ה ,Quadriceps -חלק משרירי ה- )Deltoid, Semimembranosus .2שריר אורכי :בשרירים אלו סיבי השריר מונחים במקביל זה לזה ומתחברים לגיד מרכזי אחד (Sartorius, .)Biceps Brachii איור :1 דוגמאות לתצורות מורפולוגיות של שרירים בגוף האדם סיב השריר: היקפו של סיב השריר הוא בין 10מיקרומטר לבין 100מיקרומטר ואורכו בין סנטימטר 1לבין 50סנטימטר .כל סיב שריר הוא למעשה תא שריר שבו מספר רב של גרעינים .רקמות החיבור בשריר משמשות חיץ בין סיבי השריר ושומרות על תצורתו השלמה .רוב הסיבים המרכיבים את רקמות החיבור הם קולגניים .מקצת הסיבים הם מסוג אלסטין. השילוב של סוגי סיבים אלו ברקמות החיבור מעניק לשריר תכונות של חוזק ,יציבות מבנית ואלסטיות. באופן כללי ,אפשר לזהות שלוש רקמות חיבור בשריר: א - Endomysium .הרקמה העוטפת כל סיב בודד .הרקמה מחוברת לשכבת הביניים ומעבירה חלק מהכוחות המתכווצים אל הגיד. ב - Perimysium .הרקמה העוטפת כל \"חבילת\" סיבים ומפרידה בין האזורים בשריר השלם .משמשת מוליך לכלי דם ועצבים. ג - Epimysium .הרקמה העוטפת את השריר השלם .רקמה זו חזקה ובעלת יכולת התנגדות לכוחות מתיחה .היא בנויה מ\"חבילות\" מעובות של סיבי קולגן. 5
עקרונות תנועה וכוח למרות החלוקה הקיימת לשלוש רקמות חיבור ,אפשר להתייחס לרקמות אלו כאל רשת שלמה של רקמות חיבור המשתלבות ביניהן ויוצרות את גיד השריר. המבנה הארכיטקטוני של שריר: לכל שריר וגיד יש מבנה ארכיטקטוני שונה .לכן ,כל שריר בעל יכולת שונה לייצר כוח .מבנה ארכיטקטוני של שריר משפיע על שני תתי-גורמים בשריר: א .חתך הרוחב של השריר (כמות הסיבים ליחידת שטח). ב .זווית הנוצה בשרירים נוצתיים (הזווית הנוצרת בין סיב השריר לגיד המרכזי). באופן כללי חתך הרוחב של השריר מחושב כנפח השריר חלקי אורך השריר .שריר בעל חתך רוחב קטן יותר ,יפתח פחות כוח מרבי .שיטת חישוב חתך הרוחב בצורה שהוצגה ,מתייחסת לשרירים אורכיים בלבד .בשריר נוצתי ,בנוסף לחישוב חתך הרוחב יש להתייחס ל\"זווית הנוצה\" (איור .)2אם סיבי השריר \"נעים\" במקביל לגיד המרכזי ,אזי \"זווית הנוצה\" שווה לאפס מעלות .מצב זה מתאר מעבר מלא של כל כוח הסיבים אל הגיד .אולם ,אם \"זווית הנוצה\" גדולה מתשעים מעלות רק חלק מהכוח המיוצר בסיבי השריר מועבר לגיד. איור :2 שריר חד-נוצתי עם \"זווית נוצה\" של 86 ,30°מכוח הסיבים מועבר לגיד לכיוון המפרק. באופן כללי ,לגודל שריר נתון ,מייצרים שרירים נוצתיים כוח רב מזה שמייצרים שרירים אורכיים .בסידור נוצתי אפשר \"לדחוס\" יותר סיבי שריר ליחידת אורך שריר .בשל כך ,גדל שטח חתך הרוחב הפעיל של שריר ומכאן יכולתו המוגברת בפיתוח כוח .לדוגמה ,שריר Gastrocnemiusבסידור רב-נוצתי מסוגל לפתח ערכי כוח גבוהים במהירות. העובדה שזווית הנוצה מפחיתה מערכי הכוח המועברת לגיד זניחה יחסית ליכולת להעלות את חתך הרוחב הפעיל. 6
עקרונות תנועה וכוח עקומת אורך מתח עקומת אורך מתח פאסיבי: השרירים מכילים רכיבים חלבוניים מתכווצים הממוזגים ברשת של רקמות חיבור .רקמות חיבור מאפשרות מעבר של כלי דם ועצבים ,שומרות על המבנה הכללי של השריר ,מוליכות את כוח הרכיבים המתכווצים לכיוון הגיד ולמפרק .רקמות אלו הן בעלות תכונות אלסטיות ,וכמו גומיות הן מייצרות כוח פאסיבי כאשר הן מתארכות .בהיבט תפקודי רקמות החיבור בשריר מחולקות למרכיבים מקבילים (רקמות החיבור המקיפות את הרכיבים החלבוניים המתכווצים או מונחות לצדם) ורכיבים טוריים (רקמות החיבור המרכיבות את הגיד) (איור .)3 איור :3 רכיבים מתכווצים ורכיבים אלסטיים הקיימים בשריר. שני רכיבים אלו מייצרים כוח -האחד בהתכווצותו ,השני בהתארכותו. מכיוון שהגיד מסודר בטור ביחס לרכיבים המתכווצים ,כוח רכיבים אלו מועבר ישירות אל המפרק .בהתארכות השריר ,הרכיבים האלסטיים נמתחים ומייצרים התנגדות למתיחה (כמו קפיץ) .התנגדות זו מכונה מתח פאסיבי. בזכות המבנה האנטומי של סיבי הקולגן גיד השריר מסוגל להתנגד לכוח רב העשוי לגרום נזק לשריר .סיבי השריר מאבדים עד 90%מקוטרם באזור החיבור עם הגיד .לכן ,גובר כוח השריר המופק ליחידת שטח .בסוף כל סיב שריר קיימים קיפולים של קרום התא המתמזגים עם הגיד .הקיפולים מאפשרים את חלוקת הכוחות והפחתת המתח על רקמת השריר .כאשר הרכיבים הפאסיביים נמתחים ,עקומת אורך מתח כללית נוצרת (איור .)4עקומה זו דומה לאותה עקומת מתח הנוצרת במתיחת גומייה .הרכיבים הפאסיביים מתחילים לפתח מתח מעבר לנקודת אורך קריטית ,שבה כל הרכיבים של הרקמה הגיעו לרמת מתח התחלתית .ככל שאורך הרקמה עולה כך עולה המתח המתפתח ברקמה .כך ,אפשר להבין שהרכיבים הפאסיביים מפתחים כוח כאשר השריר במצב מוארך והרכיבים האקטיביים מאבדים מיכולתם לייצר כוח .נוסף על כך ,כוח פאסיבי מייצב את מבנה השלד כנגד כוחות חיצוניים ובתנודות מהירות וחדות (פרטובציה). לדוגמה :הארכת גיד אכילס בתנועת דיווש באופניים ,מאפשרת העברת כוחות מהירך אל דוושת האופניים .תמורות מרקמות אלו מוגבלות עקב הסתגלות איטית יחסית לכוחות מהירים ודרישה מינימלית לאורך המפתח מתח. רקמת שריר הנמתחת מציגה שתי תכונות עיקריות :צמיגיות ואלסטיות .צמיגיות -היחס בין הנוזל הקיים ברקמה לבין שטח הפנים של הרקמה .אלסטיות -היכולת לאגור חלק מהאנרגיה הנוצרת במתיחה .שתי תכונות אלו משפיעות על היחס שבין אורך השריר לבין המתח הפאסיבי המתפתח בשריר .היכולת לאגור חלק מהאנרגיה ,גם אם קטנה מאד ,לעומת פוטנציאל הכוחות של השריר ,מסייעת להגן על השריר מנזק בעת מתיחה משמעותית. 7
עקרונות תנועה וכוח צמיגיות מגנה על השריר בזמן מתיחה חזקה ומהירה .נוסף על כך ,צמיגיות מאריכה את השפעת הכוח ומאפשרת הדרגתיות בהתארכות רקמת השריר והפחתת הסיכונים האפשריים לרקמה. איור :4 עקומת אורך מתח פאסיבית .מתחת לאורך קריטי הרקמה משוחררת, מעבר לנקודה הקריטית מתפתח מתח העולה באופן מעריכי. עקומת אורך מתח אקטיבית: רקמת השריר בנויה בצורה ייחודית כדי לייצר כוח באופן אקטיבי כתגובה לגירוי ממערכת העצבים .כאמור ,הכוח האקטיבי מופק על ידי סיבי השריר .כלל הכוחות האקטיביים והפאסיביים צריכים להיות מועברים למבנה השלד. כל סיב/תא שריר בנוי מ\"חוטים\" חלבוניים רבים הקרויים .Myofibrilsבתוך ה ,Myofibrils -שני סוגי \"חוטים\" עיקריים :אקטין ומיוזין .קוטר של Myofibrilהוא בין 1מיקרומטר לבין 2מיקרומטר בסידור מרחבי הקרוי סרקומר. בכל סרקומר אפשר לראות את הסידור המרחבי של המבנים החלבוניים .אקטין ומיוזין חופפים זה את זה ויוצרים מגע בין גשרי הרוחב של המיוזין והאקטין .בצורת סידור רקמת החיבור Endomysiumכל סיב שריר מקושר לגיד. קישור זה מאפשר העברת כוח שווה ויעילה מהסיבים דרך הגיד למבנה השלדי. המודל המקובל להסברת יכולת פיחות הכוח האקטיבי בשריר נקרא \"תיאורית הקורים המחליקים\" ,ה\"קורים\" הם אקטין ומיוזין .מודל זה מתאר יצירת כוח אקטיבי כאשר חלבון האקטין מחליק על המיוזין וגורם לצמצום המרחק בין קווי .Zיש לזכור ,שהחלבונים עצמם אינם מתקצרים אלא חופפים זה את זה בלבד ,ואילו אורך הסרקומר מתקצר .כל גשר רוחב של מיוזין מחובר לאקטין ,וכך כמות הכוח האקטיבי שנוצרת תלויה במספר החיבורים הקיימים בין אקטין לבין מיוזין .ככל שמספר החיבורים בין אקטין למיוזין רב יותר ,כך פוטנציאל יצירת הכוח האקטיבי עולה .על פי אופי הסידור המרחבי הקיים בשריר ,מספר החיבורים הקיימים בין אקטין למיוזין תלוי באורך השריר .שינוי באורך סיב השריר ,אם על ידי קיצור אקטיבי ואם על ידי הארכה פאסיבית ,משנה את מספר החיבורים בין החלבונים .עקומת אורך מתח אקטיבית מתארת את הקשר בין אורך הסרקומר ומספר החיבורים ,לבין המתח האקטיבי המתפתח (איור .)5המצב בו מתאפשר מספר חיבורים מרבי בין אקטין לבין למיוזין קרוי \"אורך מנוחה\". הארכה או קיצור של הסרקומר מקטינים את מספר החיבורים הקיימים ולכן מפחיתים את כמות הכוח האקטיבי 8
עקרונות תנועה וכוח שאפשר לפתח. איור :5 עקומת אורך מתח אקטיבית .מצב = Aסרקומר מקוצר ומספר החיבורים בין אקטין למיוזין מופחת, מצב = B+Cאורך סרקומר אופטימאלי ,מספר חיבורים הגבוה ביותר בין אקטין למיוזין ,מצב = Dסרקומר מוארך ואינו מאפשר חיבור בין גשרי רוחב של מיוזין לאקטין. עקומת אורך מתח כללית: איור :6 עקומת אורך מתח כללית = a .מצב מקוצר שבו כל כוחות השריר מיוצרים ע\"י רכיבים אקטיביים, 9
עקרונות תנועה וכוח = bכאשר השריר מתארך מעבר לאורך מנוחה ,כוחות פאסיביים מתחילים לתרום ליצירת מתח כללית, = cלמתיחה נוספת ,כוחות פאסיביים מייצרים את רוב כוח השריר. כאשר משולבות עקומות אורך מתח אקטיבי ופאסיבי מתקבלת עקומה כוללת המתארת את הקשר בין אורך השריר למתח הכללי המתפתח .השילוב בין כוח אקטיבי לבין מתח פאסיבי מאפשר לשריר לייצר כוח בטווח רחב של אורך שריר (איור .)6כפי שאפשר לראות ,כאשר השריר מקוצר יחסית ,מתחת לאורך מנוחה אקטיבי (סרקומר) ,השריר אינו מייצר כוחות פאסיביים ,לכן הכוחות הבלעדיים בשלב זה הם אקטיביים בלבד .כאשר אורך השריר עולה ,גם הכוחות האקטיביים עולים עד לנקודת אורך מנוחה .מעבר לנקודת אורך מנוחה ,מתחילים לתרום רכיבים פאסיביים לייצור המתח הכללי ומחפים על הירידה במתח האקטיבי .מאפיין פעולה זה ,מאפשר שמירה על מתח גבוה למרות הירידה ביכולות הרכיבים האקטיביים .כאשר מתרחשת מתיחה נוספת של השריר ,הרכיבים הפאסיביים הופכים דומיננטיים .במיוחד ,כאשר רקמות החיבור קרובות למתיחה מרבית .רמות גבוהות של מתח פאסיבי רלוונטיות בעיקר בהתייחסות לשרירים דו-מפרקיים. כוחות איזומטריים ועקומת מומנט שריר: הפקת כוח של השריר ,מבלי שמתרחשת תנועה סביב מפרק ,מוגדרת ככוח איזומטרי .כוחות איזומטריים חשובים מאוד ביצירת יציבות במפרק או בגוף השלם .המשרעת של כוח איזומטרי משקפת את סכום הכוחות (תלוי האורך) האקטיביים והפאסיביים של שריר .כוח איזומטרי מרבי של שריר משמש מדד ליכולת המרבית של שריר להפיק כוח .אחת האפשרויות להבנת יכולת השריר להפיק כוח סביב מפרק ,היא מדידת כוח איזומטרי מרבי בזוויות שונות. מדידה שכזו מאפשרת לשרטט עקומת מומנט שריר ,המתארת את היחס שבין זווית המפרק לבין המומנט הפנימי המופק על ידי השריר (איור .)7 איור :7 עקומת מומנט שריר .מתארת את הקשר בין זווית המפרק לבין מומנט מרבי. מומנט שריר של כופפי המרפק. עקומת \"מומנט/זווית מפרק\" היא תיאור זוויתי של היחסים בין אורך לבין מתח כולל של השריר .דפוס עקומת מומנט השריר ייחודי לכל קבוצת שרירים .צורתה מספקת לנו מידע חשוב על המאפיינים הפיזיולוגיים והמכאניים המאפשרים לשריר לפתח כוח .כל שינוי בזווית המפרק משנה את אורך השריר ואת זווית היישום של השריר. רכיבים אלו משתנים באופן סימולטני עם השינוי הזוויתי במפרק .מכיוון שהשינוי הוא בשני הרכיבים ,אי אפשר לקבוע מי מעצב יותר את צורת עקומת מומנט השריר .באיור 7ב ,אפשר לראות את השינוי במומנט של מרחיקי הירך .בהתאם לדפוס העקומה נראה ,כי קיים קשר ישיר בין אורך השריר לבין יכולתו לפתח כוח. 10
עקרונות תנועה וכוח יכולת השריר לפתח כוח כתלות בסוג הכיווץ ובמהירות התנועה: מערכת העצבים מגרה את רקמת השריר לייצר כוח בכיווצים איזומטריים ,קונצנטריים ואקסצנטריים .בזמן מאמץ קונצנטרי השריר מתקצר ,בזמן מאמץ אקסצנטרי השריר מתארך ובזמן הפעלה איזומטרית השריר אינו משנה את אורכו .ערכי הכוח הגבוהים ביותר מושגים על ידי השריר במאמץ אקסצנטרי .ערכי כוח נמוכים יותר יושגו על ידי השריר במאמץ איזומטרי והערכים הנמוכים ביותר ,באופן יחסי ,יושגו על ידי השריר במאמץ קונצנטרי. ההבדלים ביכולת השריר לפתח כוח כתלות בסוג המאמץ האקסצנטרי מיוחסים לפוטנציאל הכיווץ האקטיבי של הסרקומר בעת התארכותו ,לתוספת כוח באמצעות הרכיבים הפאסיביים בשריר ולעירור כישור השריר המאפשר כיווץ משמעותי יותר כתגובה רפלקסיבית להתארכות השריר .במאמץ איזומטרי ניתן לפתח ערכי כוח גבוהים יותר בהשוואה למאמץ הקונצנטרי בשל זמן מאמץ ממושך יותר. במהלך מאמץ קונצנטרי ואקסצנטרי שיעור השינוי באורך השריר מהותי לפוטנציאל השריר לפתח כוח .בכיווץ קונצנטרי ,יכולת השריר להתכווץ במהירות מרבית היא כאשר ההתנגדות זניחה .כאשר ההתנגדות גוברת ,מהירות הכיווץ הקונצנטרי יורדת .בהתנגדות גבוהה מהירות התנועה מתאפסת והמאמץ הופך לאיזומטרי (איור .)8 איור :8 הקשר בין התנגדות חיצונית למהירות כיווץ מרבית (קו מקווקו מסמן את מהירות הכיווץ ,קונצנטרי בלבד) .ללא התנגדות חיצונית מהירות הכיווץ מרבית .ככל שההתנגדות עולה ,מהירות הכיווץ יורדת. בהתנגדות מקסימאלית המהירות מאופסת = כיווץ איזומטרי. כאשר מהירות ההתארכות עולה (מאמץ אקסצנטרי) כתוצאה מכוח גדול יותר הפועל על המפרק ,גדלה יכולתו של השריר לפתח כוח ,בכפוף לגבולות יכולתו המרבית .הקשר הקיים בין מהירות התנועה לבין יכולת פיתוח הכוח על ידי השריר ,ביחס לסוגי המאמץ של השריר ,מתואר באיור .9הקשר ההפוך שבין הפוטנציאל המרבי של שריר לפתח כוח לבין מהירות הקיצור נובע מיכולת ההספק/כוח מתפרץ ( )Powerשל השריר .יש המגדירים מושג זה כשיעור העבודה המבוצעת בפרק זמן נתון .המושג מבטא את המכפלה בין הכוח המופק למהירות הכיווץ (איור .)9שריר בכיווץ קונצנטרי מתמשך ,מבצע עבודה חיובית (בהתאם לכיוון התנועה) .שריר בכיווץ אקסצנטרי מתמשך ,מבצע עבודה שלילית (בהתאם לכיוון התנועה) .לכן ,שריר יכול לתפקד כמאיץ מסה בכיוון חיובי ובכיווץ קונצנטרי ,או כבולם מסה בכיוון שלילי ובכיווץ אקסצנטרי. 11
עקרונות תנועה וכוח איור :9 עקומת כוח מהירות תיאורטית .בהפעלה קונצנטרית השפעת המהירות על הכוח גבוהה וביחס הפוך. בהפעלה אקסצנטרית ההשפעה של מהירות היא פחותה וביחס חיובי. 12
עקרונות תנועה וכוח היבטים מכאניים של מערכת התנועה כדי להמחיש את הצורך בהבנת מערכת התנועה נתבונן בשלושת התרגילים האלה: .1פשיטת מרפק בפולי עליון: .2לחיצה צרפתית עם משקולת יד: 13
עקרונות תנועה וכוח .3פשיטת מרפק לאחור במשקולת יד: בכל התרגילים מתרחשת תנועה זהה (פשיטה וכפיפה) במפרק המרפק כנגד מומנט כפיפה חיצוני במרפק .מכאן שמדובר גם באותו שריר מטרה (תלת-ראשי זרועי) .עם זאת קיימים הבדלים הבאים לידי ביטוי בשינויים המתרחשים במומנט ההתנגדות במהלך ביצוע התרגיל ובאופן תפקוד השריר בכל אחד מהתרגילים שהוצגו. נתבונן בתרגיל הזה: מעיון בתמונה עולות כמה שאלות: #אילו שרירים פועלים בעת ביצוע התרגיל? #כיצד משתנה מומנט ההתנגדות בכל מפרק במהלך התנועה? #כיצד תשפיע מהירות התנועה על יכולת פיתוח הכוח? תשובות לשאלות אלה ולשאלות אחרות העוסקות באימון גופני בכלל ובאימון התנגדות בפרט יוצגו בפרק זה, העוסק בהיבטים המכאניים של מערכת התנועה. 14
עקרונות תנועה וכוח כוח התנאי ליצירה ,לבלימה או למניעה של תנועה הוא קיומה של מערכת כוחות הפועלים על כל גוף בכלל ועל גוף האדם בפרט .כוח יוצר תנועה קווית .מומנט (מכפלת הכוח במרחקו האנכי מציר הסיבוב) יוצר תנועה סיבובית. אפשר להסביר משפט זה על פי הדוגמה הזאת: באיור אפשר לראות כי המשקולת המצויה בקצה היד מפעילה כוח כלפי מטה (חץ אדום) .כנגד כוח זה מפעיל השריר כוח בכיוון ההפוך כלפי מעלה (חץ ירוק) .כאשר מומנט השריר יגבר על מומנט ההתנגדות החיצונית ,תתרחש תנועה מעלה של המשקולת ,או במילים אחרות :כפיפה במרפק .אם המומנט שמפעילה המשקולת גובר על מומנט השריר ,תתרחש תנועה מטה ,כלומר פשיטה במרפק .אם יהיה שוויון במערכת הכוחות לא תתקיים תנועה במפרק. אפשר להגדיר כוח כך: העמסה מכאנית (דחיפה או משיכה) הפועלת על גוף (חפץ או איבר/ים בגוף האדם) ויוצרת שינוי במצב התנועה שלו (שינוי בגודל המהירות ו/או בכיוונה) (הערה :העמסה מכאנית יכולה להתבטא גם בשינוי צורה). לכוח כמה מאפיינים : #בעל גודל או עצמה #פועל בכיוון מסוים (זווית פעולה) #קיימת נקודה שבה הוא פועל ( נקודת יישום) #קיים קו פעולה שלאורכו הוא יפעל אפשר להסביר מאפיינים אלו על פי הדוגמה הזאת: 55° 160° 15
עקרונות תנועה וכוח בתרגיל הנראה בתמונה המתאמן אוחז ידית חבל המחובר לכבל (פולי) המושך מעלה את פלטות המשקל .להלן יפורטו כל אחד ממאפייני הכוח כפי שהם באים לידי ביטוי בתרגיל: #גודל או עצמה = המשקל שמרימים או מספר הפלטות. #כיוון או זווית הפעולה = הזווית הנוצרת בין הכבל המושך לפנים (חץ אדום) לבין האמה (קו אדום מקווקו). #נקודת היישום = נקודת האחיזה של כפף היד בידית הכבל. #קו פעולה = הכבל של המכונה מנקודת האחיזה ועד לגלגלת. נראה כי זווית הפעולה (זווית היישום) של הכוח משתנה במהלך התרגיל .על פי התרגיל המתואר בתמונה זו :זווית היישום של הכוח היא כ 55 -מעלות כשהזווית במרפק היא כ 180 -מעלות ,ואילו זווית היישום של הכוח היא כ160- מעלות כשהזווית במרפק היא כ 90-מעלות. זווית יישום ורכיבי הכוח מתוך הגדרת הכוח ומאפייניו ומתוך הדוגמה שהוצגה לעיל אפשר להסיק כי הזווית שבה פועל הכוח ביחס לאיבר או לגוף יכולה להשתנות תוך כדי תנועה .להלן עוד דוגמאות המראות את שינוי זווית הפעולה של הכוח ביחס לאיבר הנמצא בתנועה. דוגמה: בתמונה העליונה ,נמדדת זווית היישום של הכוח בין ציר האורך של האמה (קו מקווקו אדום) לבין קו הכוח של המשקולת המכוון תמיד מטה .בתמונה התחתונה ,הזווית ( )aנמדדת בין ציר האורך של האמה (קו מקווקו אדום) לבין קו הכוח של המשקולת. 16
עקרונות תנועה וכוח מהי המשמעות של אותה זווית ,וכיצד היא משפיעה על האיבר שעליו פועל הכוח? כדי להשיב על שאלות אלה יש להבין כיצד אפשר לפרק את רכיבי הכוח השונים ומהם אותם רכיבים. פירוק רכיבי הכוח פירוק רכיבי הכוח ייעשה בשלבים האלה: #לזהות את הנקודה שבה פועל הכוח #לזהות את ציר האורך של האיבר הנע #לבנות מערכת צירים ולהוריד אנך מקצה קו פעולת הכוח לאותם צירים #לזהות את רכיבי הכוח השונים להלן דוגמאות לפירוק כוח לרכיביו: שלב ג שלב ב שלב א בניית מערכת צירים זיהוי ציר האורך של האיבר זיהוי נקודת היישום /הפעולה של הכוח (עיגול אדום) וכיוונו (חץ אדום) מערכת הצירים מורכבת מציר המשכי לציר האורך של האיבר ומציר הניצב לו (שני החצים הירוקים). 17
עקרונות תנועה וכוח דוגמה נוספת :בשתי התמונות למטה אפשר לראות כי חלק מהכוח פועל לאורך האמה ו\"מנסה לתלוש\" אותה ממפרק המרפק ,בעוד חלק נוסף מהכוח פועל בניצב לאמה (מאונך לאמה) ו\"מנסה לסובב\" את האמה מטה סביב המרפק (לבצע פשיטה במפרק המרפק)). דוגמה נוספת: בשתי התמונות הללו מתואר מצב שבו לכוח יש רכיב אחד בלבד .בתמונה השמאלית כל הכוח פועל בניצב לאיבר הנע (האמה); בתמונה הימנית כל הכוח פועל על ציר האורך של האיבר ( כוח המנסה למשוך את האמה מחוץ למפרק המרפק). 18
עקרונות תנועה וכוח מתוך כל הדוגמאות נראה כי הזווית שבה הכוח פועל משפיעה על הרכב הכוחות וכיוונם .אפשר להתייחס לשלוש השפעות של הכוח: #כוח תולש (מפרק) -כוח הפועל על ציר האורך של האיבר ומושך אותו מתוך המפרק החוצה #כוח דוחס (מקבע) -כוח הפועל על ציר האורך של האיבר ודוחס אותו לתוך המפרק פנימה #כוח אנכי (מסובב) -כוח הפועל בניצב לציר האורך של האיבר ( נוצרת זווית של 90מעלות בין הכוח לאיבר) הזווית שבין קו פעולת הכוח לבין ציר האורך של הגוף ,שעליו פועל הכוח מוגדרת כזווית היישום של הכוח .כאשר הכוח פועל בניצב לגוף ,זווית היישום שווה ל 90-מעלות (כל הכוח מסובב) כאשר הכוח פועל במקביל לגוף ,זווית היישום שווה ל 0-מעלות (כל הכוח מפרק/דוחס) מומנט התנועות המבוצעות סביב מפרקי הגוף הן תנועות סיבוביות .כדי ליצור תנועות סיבוביות יש צורך בהפעלת כוח מסובב .כוח מסובב נקרא מומנט. ההגדרה הפיסיקלית של מומנט: כוח הפועל במרחק אנכי מציר הסיבוב או מכפלת הכוח בזרוע. בדוגמה א אפשר לראות כי הכוח (החץ השחור) פועל לתוך הציר (עיגול אדום) ,משמע קו הפעולה מתלכד עם הציר ולכן הכוח לא יביא לסיבוב הזרוע .בדוגמה ב הכוח פועל כלפי חוץ אך קו הפעולה שלו מתלכד עם הציר .בדוגמה ג הכוח פועל במרחק מהציר וקו הפעולה שלו אינו מתלכד עם הציר .לכן בדוגמה ג קיים מומנט ,ואז הכוח הפועל כלפי מעלה יביא לסיבוב הזרוע מעלה (נגד כיוון השעון) ,ואילו הכוח הפועל כלפי מטה יביא לסיבוב הזרוע מטה (עם כיוון השעון). 19
עקרונות תנועה וכוח בפעילות גופנית באים לידי ביטוי המומנטים האלה: #מומנט התנגדות הנוצר על ידי כוחות חיצוניים ,כגון משקולת ,מכונות ,גומיות ,כבלים ומשקל גוף #מומנט פנימי -מומנט שריר -מומנט המתפתח מפעילות שרירית (מהתפתחות מתח שרירי) לדוגמה: בתרגיל זה המשקולת פועלת במרחק מציר הסיבוב של הכתף ומפעילה מומנט של הרחקה אופקית בכתף. כדי לייצר תנועה בכיוון ההפוך שריר החזה הגדול מפעיל מומנט של קירוב אופקי בכתף. עקומת מומנט ההתנגדות ,המתארת את הקשר שבין הזווית במפרק לבין מומנט ההתנגדות ,בעת ביצוע התנעה, תראה כך (איור :)13 זווית במפרק הכתף איור :13 עקומת מומנט התנגדות במפרק הכתף. מתוך כך אפשר להבין כי מומנט ההתנגדות יקבע למעשה את השרירים הפעילים ,את מידת פעילותם ואת סוג המאמץ השרירי .סוג המאמץ השרירי ייקבע על פי יחסי הכוחות בין מומנט ההתנגדות למומנט השריר. כאשר מומנט ההתנגדות ומומנט המאמץ שווים ,יפעל השריר במאמץ איזומטרי (סטטי). כאשר מומנט ההתנגדות גדול ממומנט המאמץ ,יפעל השריר במאמץ אקסצנטרי (דינמי). ככאשר מומנט המאמץ גדול ממומנט ההתנגדות ,יפעל השריר במאמץ קונצנטרי (דינמי). 20
תרגילי התנגדות
עקרונות תנועה וכוח מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע שם התרגיל התרגיל גב מפרק: .1משיכה לחזה באחיזה צרה בפולי עליון בישיבה Upper pulley Front Close-Grip Pull Down מפרק: מפרק: מפרק: .2משיכה לחזה באחיזה רחבה בפולי עליון בישיבה מפרק: Upper pulley Front Wide-Grip Pull Down מפרק: מפרק: .3משיכה לעורף באחיזה רחבה בפולי עליון בישיבה מפרק: Upper pulley Rear Wide-Grip Pull Down מפרק: 22
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 23
עקרונות תנועה וכוח מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע שם התרגיל התרגיל גב מפרק: .4חתירה לחזה באחיזה צרה בפולי תחתון בישיבה Lower Pulley Close-Grip Rowing Pull-In מפרק: מפרק: מפרק: .5חתירה לחזה באחיזה צרה עם משקולת בשכיבה מפרק: Barbell Lying High-Bench Close-Grip Rowing Pull-In מפרק: מפרק: .6חתירה ביד אחת עם משקולת יד בעמידה בהטיה מפרק: לפנים עם תמיכה Dumbbell One Arm Bent Over Row מפרק: 24
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 25
עקרונות תנועה וכוח מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע שם התרגיל התרגיל מפרק: גב .7חתירה ביד אחת בפולי בעמידה בהטיה לפנים עם תמיכה Cable One Arm Bent Over Row מפרק: מפרק: מפרק: .8חתירה ביד אחת בפולי בעמידה מפרק: Cable Standing One Arm Row מפרק: מפרק: .9חתירה באחיזה צרה בפולי תחתון ב עמידה מפרק: בהטיה לפנים Lower Pulley Bent Over Close Grip Rowing מפרק: 26
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 27
עקרונות תנועה וכוח מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע שם התרגיל התרגיל מפרק: גב .10חתירה באחיזה צרה עם משקולת בעמידה בהטיה לפנים Barbell Bent Over Close-Grip Rowing מפרק: מפרק: מפרק: .11חתירה באחיזה צרה במכונה בישיבה מפרק: Machine Close-Grip Rowing מפרק: מפרק: .12פשיטת כתפיים עם משקולת יד בשכיבה מפרק: Dumbbell Pullover מפרק: 28
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 29
עקרונות תנועה וכוח מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע שם התרגיל התרגיל מפרק: גב .13פשיטת כתפיים בפולי עליון בעמידה בהטיה לפנים Cable Bent Over Pullover מפרק: מפרק: מפרק: .14עליות מתח באחיזה רחבה מפרק: Weighted Chin-Up מפרק: מפרק: .15עליות מתח באחיזה צרה מפרק: Weighted Close Grip Chin-Up מפרק: 30
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 31
מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע עקרונות תנועה וכוח התרגיל שם התרגיל מפרק: גב .16עליות מתח באחיזה צרה עם ידיות Weighted Close Grip Chin-Up with Handles מפרק: מפרק: מפרק: .17הרמת כתפיים עם משקולות יד בעמידה מפרק: Dumbbell Shoulder Shrug מפרק: מפרק: זוקפי גו מפרק: .1בוקר טוב -הטיה לפנים עם משקולת על העורף Good Morning מפרק: 32
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 33
מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע עקרונות תנועה וכוח התרגיל שם התרגיל מפרק: זוקפי גו .2פשיטות גו על ספסל רומי Back Hyperextension on Roman Bench מפרק: מפרק: מפרק: 3פשיטות גו על מזרן מפרק: Lying Back Hyperextension מפרק: מפרק: מפרק: מפרק: 34
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 35
מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע עקרונות תנועה וכוח התרגיל שם התרגיל מפרק: זוקפי גו .4כפיפת כתף ופשיטת ירך נגדית בעמידת שש Bird Dog מפרק: מפרק: מפרק: חזה מפרק: .1לחיצת חזה באחיזה רחבה עם משקולת בשכיבה Wide-Grip Barbell Bench Press מפרק: מפרק: .2לחיצת חזה באחיזה רחבה עם משקולת בשכיבה מפרק: בשיפוע חיובי Wide-Grip Incline Barbell Bench Press מפרק: 36
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 37
עקרונות תנועה וכוח מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע שם התרגיל התרגיל מפרק: חזה .3 לחיצת חזה באחיזה רחבה עם משקולת בשכיבה בשיפוע שלילי Wide-Grip Decline Barbell Bench Press מפרק: מפרק: מפרק: .4לחיצת חזה באחיזה רחבה עם משקולות יד בשכיבה מפרק: Wide-Grip Dumbbell Bench Press מפרק: מפרק: .5לחיצת חזה באחיזה רחבה עם משקולות יד מפרק: בשכיבה שיפוע חיובי Wide-Grip Incline Dumbbell Bench Press מפרק: 38
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 39
עקרונות תנועה וכוח מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע שם התרגיל התרגיל מפרק: חזה .6 לחיצת חזה באחיזה רחבה עם משקולות יד בשכיבה בשיפוע שלילי Wide-Grip Decline Dumbbell Bench Press מפרק: מפרק: מפרק: .7פרפר חזה עם משקולות יד בשכיבה מפרק: Dumbbell Fly מפרק: מפרק: .8פרפר חזה עם משקולות יד בשכיבה בשיפוע חיובי מפרק: Incline Dumbbell Fly מפרק: 40
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 41
עקרונות תנועה וכוח מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע שם התרגיל התרגיל מפרק: חזה .9פרפר חזה עם משקולות יד בשכיבה בשיפוע שלילי Decline Dumbbell Fly מפרק: מפרק: מפרק: .10פשיטת מרפקים (רחב) בסמיכה קדמית מפרק: Wide Grip Push-Ups מפרק: מפרק: .11פשיטת מרפקים (רחב) בסמיכה קדמית בשיפוע חיובי מפרק: Incline Push-Ups מפרק: 42
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 43
עקרונות תנועה וכוח מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע שם התרגיל התרגיל מפרק: חזה .12פשיטת מרפקים (רחב) בסמיכה קדמית בשיפוע שלילי Decline Push-Ups מפרק: מפרק: מפרק: .13משיכה מוצלבת בפולי בעמידה מפרק: Pulley Cross-Over מפרק: מפרק: .14לחיצת חזה בפולי בעמידה מפרק: Cable Chest Press מפרק: 44
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 45
מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע עקרונות תנועה וכוח התרגיל שם התרגיל מפרק: חזה מפרק: .15לחיצת חזה במכונה בישיבה מפרק: Machine Chest Press מפרק: .16פרפר חזה במכונה בישיבה מפרק: Machine Fly מפרק: בטן מפרק: מפרק: .1ניתוק שכמות בשכיבה מפרק: Curl-Up 46
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 47
מפרק שרירים אגוניסטים א דגשים בביצוע עקרונות תנועה וכוח התרגיל שם התרגיל מפרק: בטן .2משכיבה לישיבה Sit-Up מפרק: מפרק: מפרק: .3סיבוב אגן לאחור בשכיבה על הגב מפרק: Pelvic PosteriorTilt מפרק: מפרק: .4כפיפת ירך וגלגול לאחור בשכיבה על הגב מפרק: Lying Leg-Hip Raise מפרק: 48
עקרונות תנועה וכוח נתוח התנועה מטרת התרגיל שרירים סינרגיסטים שרירים מייצבים שרירים טים שרירי מטרה שרירים מסייעים אנטגוניסטים מפרק: הערות: מפרק: הערות: מפרק: הערות: 49
Search