Глава 1. Физиологические аспекты развития силы и скорости

1.2. Развитие скорости

Проявление форм быстроты и скорости движений (Холодов Ж.К., Кузнецов В.С., 2000) зависит от целого ряда факторов:

• состояния центральной нервной системы и нервно-мышечного аппарата человека;
• морфологических особенностей мышечной ткани, ее композиции (т.е. от соотношения быстрых и медленных волокон);
• силы мышц;
• способности мышц быстро переходить из напряженного состояния в расслабленное;
• энергетических запасов в мышце (аденозинтрифосфорная кислота – АТФ и креатинфосфат – КФ);
• амплитуды движений, т.е. от степени подвижности в суставах;
• способности к координации движений при скоростной работе;
• биологического ритма жизнедеятельности организма;
• возраста и пола;
• скоростных природных способностей человека.

В условиях спортивной деятельности человек, борясь с силами гравитации и инерции, преодолевая комплекс внешних и внутренних сопротивлений, стремится в подавляющем большинстве случаев как можно быстрее решить двигательную задачу. Таким образом, скорость выполнения движений, оцениваемая временем, затрачиваемым на изменение положения тела и его звеньев в пространстве, – основной показатель эффективности мастерства спортсмена и вместе с тем один из главных критериев эффективности тренировочного процесса в целом.

Под скоростными способностями понимается комплекс функциональных свойств, обеспечивающих выполнение двигательных действий за минимальное время. Различают элементарные и комплексные формы проявления скоростных способностей. Элементарные – это формы проявления быстроты в различных сочетаниях и в совокупности с другими двигательными качествами, техническими навыками, обеспечивают комплексное проявление скоростных способностей в сложных двигательных актах, характерных для тренировочной и соревновательной деятельности.

Заслуженный тренер России, доктор педагогических наук, профессор Д.Г. Миндиашвили о развитии быстроты говорит следующее. Понятие «быстрота» характеризует способность выполнения с максимально возможной скоростью. Решающий фактор в развитии быстроты – это высокая скорость выполнения движений, однако, это должно происходить в полном соответствии с уровнем освоенной техники.

Во время поединка на бойца постоянно, ежесекундно обрушивается большое количество самой разнообразной информации из внешнего мира, т.е. от действий противника, обстановки боя и т.д. Он должен мгновенно перерабатывать эту информацию – определить время и дистанцию, направление ударов и характер действий противника, общую обстановку и ход боя, оценивать и запоминать свои успехи и ошибки противника, реагировать на действия противника и переключаться на новое движение, мгновенно выбирая его из массы приемов и эффективно его выполняя.

В практике боевых искусств под скоростью действий подразумевается способность перемещать тело или какую-нибудь его часть из одной точки в другую за как можно более короткий промежуток времени. Благодаря скорости можно избежать ударов соперника и нанести ему большее количество ударов. Скорость является ключом к победе, если оба соперника равны в техническом мастерстве. Особенно необходима скорость в бою с превосходящим в росте и массе соперником. С помощью скорости можно резко повысить эффективность выполнения любых техник, особенно когда боец находится на пике физической готовности.

Прежде чем выполнять прием на полной скорости, необходимо усвоить технику на средней и субмаксимальной скоростях, чтобы предупредить явления судорожной напряженности. Однако «перенос» изученной техники в условиях с более высокими требованиями к скорости в большинстве случаев дело весьма сложное. Учитывая, что скоростные раздражители наиболее эффективны при оптимальной возбуждаемости нервной системы, надо строить занятие так, чтобы скоростными упражнениями в отдельном тренировочном занятии не предшествовала какая бы то ни было утомительная работа. По этому сразу после вводной части нужно переходить к более действенным скоростным нагрузкам, а все остальные задачи решать после этого.

Скоростные движения отличаются высокой специфичностью физиологического механизма. Несмотря на внешнее сходство, движения различны по скорости, например бег с предельной и умеренной интенсивностью – это совершенно различные режимы работы организма. Разница здесь, прежде всего, заключается в мощности потока импульсации со стороны центральной моторной зоны, определяющей мощность функционирования локомоторного аппарата и требование к ее энергообеспечению. Однако если разница в мощности центральной импульсации в этих случаях чисто количественная, то на уровне систем, обеспечивающих движения, различия носят качественный характер. Они выражаются в преимущественной активизации быстрых и медленных мышечных волокон, мобилизации разного по составу спектра гормональных регуляторов метаболизма, использовании различных энергетических субстратов и путей их утилизации для ресинтеза АТФ.

С повышением скорости движений качественно изменяется и механизм их регуляции. Это проявляется, в частности, в существенном изменении количественно-временных характеристик электрической активности мышц и качества афферентной сигнализации, идущей от локомоторного аппарата. Причем очень быстрые, ациклические локомоции, в отличие от медленных, реализуются вообще при отсутствии непосредственной афферентации. Их пространственная композиция и целевая точность обеспечиваются центральной программой и зависят от ее прочности. При быстрых циклических локомоциях формирование афферентной информации имеет значение главным образом для коррекции последующих циклов движений.

Экспериментальные данные свидетельствуют, что увеличение скорости циклических локомоций (например, бега) связано с частотой импульсации и числом активируемых нейронов ретикулоспинальной системы, имеющих прямые связи с мотонейронами спинного мозга. Частота импульсации указанных нейронов, в свою очередь, определяется потоком возбуждения, приходящим от двигательной зоны коры, и поддержанием этого потока на уровне, соответствующем требованиям к мощности совершаемой работы. Головной мозг, таким образом, регулирует скорость локомоций за счет количества мотонейронов, которым он посылает возбуждение. Непосредственное управление работой мышц приходится на долю спинного мозга, причем частота движений определяется афферентной импульсацией от проприорецепторов мышц.

Для спортивной деятельности характерны два типа условий, в которых скорость перемещения обеспечивается принципиально различными источниками механической энергии и регулируется разными путями. К первому типу отнесем, условно говоря, мускульные локомоции, в которых скорость движений (перемещений) спортсмена обеспечивается главным образом за счет метаболических процессов, освобождающих энергию для механической работы мышц. Ко второму типу – все случаи, когда скорость достигается преимущественно за счет внешних источников механической энергии, а мышцам принадлежит функция регулирования скорости. Сюда относятся, например, передвижения за счет тяги мотора (воднолыжный спорт, мото- и автоспорт), энергии ветра (парусный и буерный спорт), силы земного притяжения (бобслей, скоростной спуск и прыжки на лыжах).

Скоростной режим работы при первом типе условий характеризуется специфическими особенностями энергообеспечения, связанными с определенными приспособительными изменениями сократительных и метаболических свойств мышц, их ферментативной активностью, а также с деятельностью вегетативных и гормональных систем. Энергообеспечение скоростных движений характеризуется быстротой и мощностью мобилизации энергии в мышечных волокнах, т.е. быстротой расщепления АТФ после поступления нервного импульса. Скорость сокращения и расслабления зависит от АТФ-азной активности миозина и быстродействия кальциевого «насоса», определяющего концентрацию ионов кальция в миофибриллярном пространстве мышечного волокна (Hasselbach W, 1964; Nixley H., 1973). Если при этом необходимы значительные мышечные напряжения, то скорость движения определяется еще и содержанием в мышце сократительного белка. Для того чтобы длительно выполнять скоростное движение с большой мощностью, необходимы высокие возможности анаэробного ресинтеза АТФ. И, наконец, продолжительное выполнение скоростной работы определяется возможностями аэробного ресинтеза АТФ и величиной энергетического потенциала организма, т.е. прежде всего запасами гликогена в мышцах и печени. Причем повышенное содержание гликогена при скоростной тренировке происходит за счет увеличения его свободной фракции, не связанной с белками и, следовательно, более легко доступной действию ферментов. Тем самым обеспечиваются достаточные внутримышечные запасы энергии, повышается возможность быстрого их использования и не возникает необходимости привлечения резервного гликогена печени. Так как в спортивном поединке любой раунд составляет не более 2 мин (иногда не более 1 мин), отсюда следует, что основным процессом, обеспечивающим работу в высоком темпе, является анаэробный процесс.

Увеличение возможностей дыхательного ресинтеза АТФ имеет важное значение для результативности скоростной повторной работы. Во время отдыха энергообеспечение репарационных синтезов осуществляется дыхательным фосфорилированием. Чем больше его возможности, тем быстрее и эффективнее протекает восстановительный период между скоростной повторной работой. Это в свою очередь дает возможность увеличения количества эффективного выполнения высокоинтенсивных скоростных упражнений в тренировочном процессе. Например, спринтер затрачивает на преодоление 100-метровки около 10 с, для чего нет необходимости в высоком уровне аэробной производительности. Однако, чтобы быстро восстановится после скоростной работы и многократно повторять ее в условиях тренировки, ему необходим достаточно высокий уровень аэробной мощности.

В качестве важного условия эффективности и экономичности высокоскоростных движений в циклических и ациклических локомоциях выступает использование эластичных свойств мышц, выражающееся в их способности накапливать упругую энергию в подготовительных фазах и реализовать ее для повышения результативности двигательного усилия в рабочих фазах. С повышением скорости движений (перемещений) спортсмена вклад неметаболической энергии в общий энергетический механизм увеличивается. Наряду с возрастанием мощности рабочих усилий это повышает экономичность затрат метаболической энергии.

Наконец, для работы в высокоскоростном режиме требуются психологическая готовность к концентрированным усилиям, мобилизация психомоторной сферы на работу предельной интенсивности, умение сформировать и реализовать двигательную установку, соответствующую целевой направленности спортивного упражнения.

Таким образом, скоростная работа вызывает глобальные морфофункциональные перестройки всего организма. Причем максимальное развитие его приспособительных перестроек на центрально-нервном, функционально-физиологическом и биохимическом уровнях требует значительно больше времени, чем это необходимо для развития силовых способностей и выносливости. Эти перестройки сохраняются в течение небольшого времени. Изменение в организме вызываются как силовыми, так и скоростными нагрузками, они очень близки по своей структуре, и разница между ними в основном количественная. При той и другой работе содержание в мышцах миоглобина значительно возрастает, что свидетельствует о приспособлении мышц к кислородному дефициту. Как при силовых, так и при скоростных нагрузках отмечается существенное увеличение активности миозин-АТФ-азы и скорости поглощения кальция саркоплазматическим ретикулумом. Тем самым создаются лучшие условия для быстрого сокращения мышц, а также большей величины их силового напряжения, причем силовая работа приводит к особо значительному возрастанию содержания в мышцах эластичных миостроминов, что способствует более полному и быстрому расслаблению мышц после рабочего сокращения. Согласно второму закону Ньютона чем больше усилие (сила), приложенное к массе, тем больше скорость, с которой движется данная масса. Таким образом, сила сокращения мышц влияет на скорость движения: чем больше сила, тем быстрее движение.

Одним из важных механизмов повышения скоростного компонента мощности служит увеличение скоростных сократительных свойств мышц, другим – улучшение координации работы мышц.

Скорость ациклических движений определяется главным образом величиной мышечных усилий, рационально организованных во времени и пространстве. Для повышения скорости в данном случае возможен единственный путь. В принципе, чем больше участок разгона и больше сила, прикладываемая к телу (снаряду), тем выше его скорость. Последняя составляющая прямо пропорциональна массе тела. Формально, чтобы увеличить скорость, необходимо увеличить значение и длительность действия прикладываемой силы или уменьшить перемещаемую массу своего тела либо спортивного снаряда и увеличить время движения. Первое очевидно, второе объясняется анатомической ограниченностью амплитуды движения. Таким образом, остается только одно – увеличение силы, прикладываемой к телу (снаряду), что ведет к характерному для процесса совершенствования спортивного мастерства сокращению времени движения. Это достигается как за счет повышения способности центральной моторной зоны генерировать мощный поток афферентной импульсации на мышечную систему, расширения функциональных возможностей рабочих механизмов тела и организации их рационального взаимодействия, повышения мощности механизмов энергообеспечения движения, так и за счет формирования целесообразной биодинамической структуры спортивного действия.

Необходимо учитывать, что высокая скорость ациклических движений при многократном их повторении в тренировке и соревнованиях может поддерживаться при условии достаточно высокого функционального уровня вегетативных систем организма. Так, повышение тренированности тяжелоатлетов сопровождается переходом кровообращения на более экономичный уровень, характеризующийся увеличением минутного объема крови за счет роста ударного объема на фоне урежения сердечных сокращений и снижение периферического сопротивления.

Стартовый разгон, или стартовое ускорение, –особая форма скоростных циклических локомоций, специфической особенностью которой является быстрое наращивание скорости с места до максимально возможной (например, стартовый разгон в спринтерском беге, конькобежном и гребном спорте, бобслее, рывки в футболе и стартовый разгон штанги из исходного положения в тяжелой атлетике, подрыв в борьбе). Поскольку стартовое ускорение требует высокой интенсивности усилий, то необходимым условием его осуществления являются, во-первых, мощность потока возбуждающей импульсации, поступающей от высших регулирующих инстанций на моторную периферию, и поддержание этого потока на высшем уровне и, во-вторых, мощность механизма энергообеспечения работы мышц.

Скорость стартового разгона определяется в значительной мере мощностью механизма алактатного и анаэробного ресинтеза АТФ и соответствующих ферментных систем. Вместе с тем найдена связь между максимальной анаэробной мощностью и максимальным потреблением кислорода. Показано, что высокая аэробная емкость обеспечивает возможность повторного выполнения стартового ускорения с высокой эффективностью в условиях тренировочной и соревновательной деятельности (Волков Н.И., 1975).

Переменный режим скоростной работы характерен для многих видов спорта, общим для которых служит необходимость многократно проявлять максимальные усилия взрывного характера, выполнять интенсивную кратковременную работу (ускорения, рывки), чередующуюся с непродолжительными интервалами малоинтенсивной работы, сохраняя при этом высокую пространственную (целевую) точность движений и их рабочую эффективность.

Скорость спринтерского бега зависит от двух факторов: величины ускорения (скорость разбега) и максимальная скорости. Первый фактор определяет, как быстро спортсмен может увеличить скорость бега. Этот фактор наиболее важен для коротких отрезков дистанции (10–15 м) в беге для данного вида спорта, где требуется максимально быстрое перемещение тела. Для более длинных дистанций важнее максимальная скорость бега, чем величина ускорения. Если спортсмен имеет высокий уровень обеих форм проявления скорости, это дает ему большое преимущество на спринтерских дистанциях. Эти два фактора скорости бега не имеют тесной связи друг с другом. У одних спортсменов медленное ускорение, но они обладают большой максимальной скоростью, у других, наоборот, быстрое ускорение и относительно небольшая максимальная скорость.

Одним из важных механизмов повышения скоростного компонента мощности служит увеличение скоростных сократительных свойств мышц, другим – улучшение координации работы мышц.

Скоростное направление предусматривает использование упражнений с преодолением собственного веса тела: быстрый бег по прямой, быстрые передвижения боком, спиной, перемещения с изменением направления, различного рода прыжки на двух ногах, с ноги на ногу, на одной ноге, в глубину, в высоту, на дальность, а также упражнения, связанные с наклонами, поворотами туловища, выполняемыми с максимальной скоростью, и т.д. Используются также упражнения, выполняемые в облегченных условиях. К этому же направлению можно отнести методы, направленные на развитие быстроты двигательной реакции (простой и сложной): метод реагирования на внезапно появляющийся зрительный или слуховой сигнал; расчлененный метод выполнения различных технических приемов по частям и в облегченных условиях.

В.Н. Дахновский, Ю.Н. Герасимов, рассматривая вопрос о повышении и развитии скоростной способности, считают, что для оперативного педагогического контроля за уровнем скоростной подготовленности спортсменов рекомендуют тесты, в которых регистрируется время выполнения. Применение в недельной концентрации средств скоростной подготовки спортсменов значительно повышает показатели физической и технико- тактической подготовленности по сравнению с традиционным распределением тренировочных средств в годичном цикле, формирует структуру подготовленности, адекватную требованиям соревновательной деятельности.

В качестве скоростных способностей принято выделять быстроту простой и сложной двигательной реакции (измеряют латентным временем реагирования), быстроту отдельных движений, темп (частоту) движений.

Различают элементарные и комплексные формы проявления скоростных способностей (Платонов В.Н., 1986; Холодов Ж.К., Кузнецов В.С., 2000). Элементарные формы – это латентное время простых и сложных двигательных реакций, скорость выполнения отдельного движения при незначительном внешнем сопротивлении, частота движений. Эти формы проявления быстроты в различных сочетаниях и в совокупности с другими двигательными качествами и техническими навыками обеспечивают комплексное проявление скоростных способностей в сложных двигательных актах, характерных для тренировочной и соревновательной деятельности в различных видах спорта. К комплексным формам проявления быстроты относят: способность к достижению высокого уровня дистанционной скорости – умение быстро набирать скорость на старте; выполнять с высокой скоростью движения, продиктованные ходом соревновательной борьбы, – скоростные маневры в спринтерской гонке, скоростные повороты в плавании, подсечки и броски в борьбе, удары в боксе, прыжки в гимнастике и т.п. (Платонов В.Н., 1986).

Быстрота выполнения отдельных элементов техники проявляется при выполнении подсечек, проходов, нырков, прыжков и поворотов. Быстрота реакции – при быстром изменении ситуации на ковре.

Быстрота выполнения цикла движения особенно важна при выполнении технического приема. Она характеризуется способностью быстро чередовать «включения» и «выключения» необходимых мышечных групп. Способность предельно «включить» – сократить мышцу и «выключить» ее, т.е. расслабить, позволяет увеличить темп движений и выполнить движение более эффективно, с меньшей затратой усилий и энергии. Чем быстрее происходит сокращение и расслабление мышц, тем большее время мышцы имеют для отдыха и восстановления.

В основе скоростных качеств лежит подвижность нервных процессов.

Латентное время реакции (время от сигнала до начала ответного действия) складывается из нескольких звеньев: возникновения возбуждения в рецепторе; передачи возбуждения в центральную нервную систему; перехода возбуждения по нервным путям и формирования эффекторного сигнала; проведения сигнала от центральной нервной системы к мышце; возбуждения мышцы и появления в ней механической активности.

Латентное время реакции на зрительный сигнал у нетренированных людей обычно колеблется в пределах от 0,20 до 0,35 с. У спортсменов оно заметно короче – от 0,10 до 0,20 с. По сравнению с другими компонентами физической подготовленности скоростные способности развиваются труднее и в наименьших пределах. Так, отмечается, что диапазон возможного сокращения латентного времени простой реакции за период многолетней тренировки составляет 0,10–0,15 с.

Максимальная частота движений (темп) также зависит от скорости протекания нервных процессов, в частности от того, насколько быстро вырабатываются команды на напряжение и расслабление мышц.

В борьбе, правила соревнования которой требуют постоянного и активного воздействия на соперника, доля бесконтактных положений и движений весьма ограничена. Это, в свою очередь, означает, что большинство движений борца отягощено внешним сопротивлением. Когда речь идет о скоростных качествах, например, в рекомендациях по разделам физической подготовки, зачастую отождествляют быстроту и скоростно-силовую подготовленность спортсмена.

Двигательная реакция – это важнейшая координационно-моторная предпосылка достижения спортивного результата. В видах спорта с разнообразной вариативностью конфликтных ситуаций, к которым относится борьба, двигательная реакция определяет возможность эффективного освоения и использования технических навыков. Наибольшее внимание совершенствованию быстроты двигательной реакции рекомендуется уделять на начальных этапах занятий спортом, т.е. в период развития организма. Основой методики воспитания быстроты простой двигательной реакции служит выполнение заданного действия на заранее обусловленный сигнал. В борьбе к упражнениям подобного рода относится имитация конкретного приема в ответ на принятие тренером (партнером) определенного положения. При этом быстроту реагирования характеризует не движение, а время его начала. В тех случаях, когда требуется доводить движение до конца, а установка на быстроту сохраняется, совершенствуется не только быстрота реагирования, но и выполнение этого движения.

В борьбе, характеризующейся разнообразной вариантностью ситуаций и возможных способов реагирования на них, важна быстрота сложных двигательных реакций. Простейшие упражнения состоят в «зеркальном» воспроизведении движений тренера (партнера) при установке на быстроту реагирования. Быстрота реагирования борца зависит от его умения предугадать по мельчайшим признакам подготавливаемые противником действия. Большое значение при этом имеет тактильный анализатор. Специфическая тренировка повышения быстроты сложной двигательной реакции состоит в последовательном расширении числа исходных поз партнера (тренера) и ответных действий на них. Улучшать быстроту отдельных движений борца (как без сопротивления, так и со значительным сопротивлением) следует, прежде всего, на основе совершенствования координационных механизмов с учетом технических умений и навыков.

Быстрота развивается при выполнении кратковременных упражнений с максимальной скоростью. При этом необходимо помнить, что при выполнении этих упражнений необходимо соблюдать определенные правила:

1. Быстрота не может развиваться у человека, если он утомлен. Вследствие этого упражнения на развитие качества быстроты выполняются на занятиях в первую очередь, т.е. первыми. Это качество лучше воспитывается в эмоциональных, соревновательных условиях (эстафеты, игры, групповые старты и др.). Частота сердцебиений в предложенных упражнениях варьирует в зависимости от возраста и уровня подготовленности занимающихся в пределах 170–180 ударов в минуту.
2. При выполнении нового, плохо освоенного упражнения не надо стремиться выполнить его с предельной скоростью.
3. Выполняя упражнение на быстроту, необходимо обращать внимание на умение занимающегося расслаблять мышцы не, участвующие в основном двигательном акте (например, техника бега на 100 м у высококвалифицированных спринтеров и новичков). У новичков лицо перекошено, руки напряжены и др.
4. Отдых между упражнениями на быстроту должен быть достаточно продолжительным и занимать – 3–5 мин и более. Необходимо обучать занимающегося при выполнении упражнения умению хорошо настраиваться на каждую очередную попытку.

Скорость и степень расслабления мышц-антагонистов может быть важным фактором, влияющим на скорость движения. Если требуется увеличить скорость движения, необходимо выполнять на тренировочных занятиях специальные движения (такие же, как в соревновательном упражнении) со скоростью, равной или превышающей ту, которая используется в тренировочном упражнении.

Таким образом, успех бойца в бою во многом зависит от быстроты и внезапности действий, умения изменять скорость движения. В условиях поединка боец сталкивается с комплексным проявлением различных форм быстроты.

Кроме того, быстрота определяется и некоторыми взаимодополняющими факторами: умением расслаблять неработающие группы мышц; уровнем волевых усилий; силовыми возможностями; подвижностью в суставах; технической подготовленностью. При целенаправленном развитии скоростно-силовых способностей необходимо руководствоваться методическим правилом: все упражнения, независимо от величины и характера отягощения, нужно выполнять в максимально возможном темпе.

Работа над повышением скоростных качеств спортсмена может быть подразделена на два взаимосвязанных направления – дифференцированного совершенствования отдельных составляющих скоростных способностей (времени реакции, времени одиночного движения, частоты движений и др.) и интегрального совершенствования, которое предусматривает объединение локальных способностей в целостных двигательных актах, характерных для данного вида спорта. Вполне понятно, что это подразделение условно, однако оно позволяет обеспечить единство и взаимосвязь аналитического и синтетического подходов при совершенствовании скоростных качеств спортсменов.

Эффективность скоростной подготовки определяется интенсивностью выполнения упражнений, способностью спортсмена предельно мобилизовать скоростные качества, выполнять скоростные упражнения на предельном и околопредельном уровнях, максимально часто превышать личные результаты.

Целостная оценка скоростных возможностей наилучшим образом может быть произведена по уровню максимальной скорости, доступной спортсмену на отрезке такой продолжительности, при которой не наблюдается падения работоспособности вследствие наступающего утомления.