Толкова бързо, толкова високо, толкова трудно за науката
Разнообразието от рекорди по лека атлетика е само очевидно. Много от тях са резултат от добре преобразуваната сила на един мускул: квадрицепсите, които рекордните стойности потвърждават.
При вдигане на тежести, при грабването, бедрените мускули вършат почти „цялата работа“: спортистът вдига тежестта, като се изправя внезапно и при това му съобщава достатъчно скорост, така че тежестта все още да се повишава, докато той се спуска и поставя под лентата.
Рисунка от Бруно Вакаро
Десет секунди на 100 метра, шест метра в скока с пилон, девет метра в скок дължина и т.н.: спортисти със спринт и скок ни изумяват. И следователно щангисти, които вдигат повече от два пъти теглото си! Под разнообразието от фигури и спортни дисциплини обаче се крие общ знаменател: квадрицепсите. Този мускул в горната част на бедрото ни е най-мощният в тялото ни и определя оптималното ни представяне при кратки и интензивни усилия.
Как да оценим енергията, която нашите квадрицепси са в състояние да доставят? За да направим това, нека се отклоним от спортовете, които изискват едновременно голямо разнообразие от мускули и разгледаме вдигането на тежести. Едно от двете движения в тази дисциплина е изтръгването, при което състезателят първоначално е приведен, а ръцете все още протегнати, изправя се нагоре, после надолу, преди да стане отново.
В това усилие действително действат само мускулите на бедрата, а останалата част от тялото просто следва. В първата стъпка, преди да се изправи (вж. Фигура 1), щангистът свива квадрицепсите си само веднъж. Той вдигна щангата и нейните тежести до височина, еквивалентна на огъването на присвиващия се крак и му даде достатъчна скорост, за да я вдигне малко над метър. С дъмбели от 173 килограма (световен рекорд в категория под 77 килограма) той ще осигури енергия от около 1700 джаула, или 850 джаула на квадрицепс.
Разумна ли е тази оценка? За да разберем, нека направим вертикален спусък, тоест скок нагоре без обратен замах. Ако цялата тази енергия се превърне в потенциална гравитационна енергия, 80-килограмов човек би скочил на височина от почти два метра. Звучи много. Въпреки това, като скача с двата крака и без подтикване, трениран баскетболист се издига повече от 80 сантиметра. Като се вземе предвид 40-сантиметровата извивна флексия, центърът на тежестта на спортиста ще се е повишил с близо 1,2 метра, или енергия от 960 джаула, или 480 джаула на квадрицепс, операционния мускул.
Разликата в сравнение с гореспоменатите 850 джаула се обяснява с различния характер на мускулното усилие, накратко скокът, който е по-дълъг при вдигане на тежест: тъй като няма товар, джъмперът не упражнява максимална сила през цялото си движение . Също така, по-нататък ще приемем стойността от 500 джаула на квадрицепс, за да оценим представянето на спринтьори и джъмпери и ще имаме предвид, че спортистите изразходват тази енергия с всеки крак на спринт или бягане.
Около 500 джаула на крачка.
Ще бъде възразено, че нашата оценка от 500 джаула съответства на едно усилие. Може ли спортист да достави такава енергия с всеки импулс? Отговорът е да в случай на кратки усилия. Енергията за свиване на мускулните влакна се осигурява от трансформацията на молекулите от atp (аденозин трифосфат) в adp (аденозин дифосфат). Нашите мускули изгарят първоначалните запаси от АТФ за една до две секунди, кратък период от време, през който регенерацията на АД до АТП от фосфокреатин се удължава до около десет секунди. Тази мускулна функция, наречена анаеробна (без нужда от кислород) и алактична (без производство на млечна киселина), е в състояние да осигури 20 до 50 килоджаула, достатъчни да осигурят няколко десетки крачки.