חפש רק בנושא זה






בין שרירים לעצבים: הצד הפיזיקלי של הכוח

בזמן העיסוק בספורט, השרירים מתכווצים עקב פקודה עצבית ומפעילים כוח על התנגדות חיצונית. המאמר הנוכחי בוחן את מושג הכוח מנקודת מבט פיזיקלית ומתמקד באופן שבו כוח נמדד, בהגדרות לסוגי כוח ובצורת השריר ואופי תגובתו לאות העצבי המפעיל אותו
  15/08/05

כוח
הוא תופעה פיסיקלית: היכולת להאיץ מסות (לשנות את מהירותם של גופים, מבחינת גודל המהירות, שינוי כיוונה – או שניהם גם יחד), או, באם הגוף עליו פועל הכוח אינו ניתן להזזה, היכולת לעוות אותו (לשנות את הצורה שלו).

בספורט, כוח הוא תופעה הנובעת מהפעלת שרירים; כשהם מתכווצים עקב פקודה עצבית, הם יכולים להפעיל כוח על התנגדות חיצונית. כלומר, מה שהשריר "שואף" לעשות הוא להתקצר; הכוח שהוא מפעיל נובע מהצורך לגבור על התנגדות חיצונית להתקצרות זו – אם אין התנגדות, גם לא יהיה כוח.

המערכת העצבית המפקחת על השריר מורה לו מה לעשות, ובאותה שעה בודקת מה מתרחש ומווסתת את ההפעלה. השריר מורכב מסיבים רבים, והשאלה כמה מהם יופעלו תלויה בהתנגדות החיצונית לכיווץ עליה הוא צריך לגבור: אם ההתנגדות קלה יופעלו מעט סיבים, ואם היא גדולה יופעלו הרבה (קיימים סיבים שונים בגודל ובהרכב; נושא זה יידון בהמשך).

השריר קשור בקצותיו לעצמות השלד. כשהוא מתכווץ, הוא מנסה לקרב את העצמות אליהן הוא קשור זו לזו. פעולה זו גורמת (או מנסה לגרום) לאחת העצמות (או לשתיהן) לסוב סביב המפרק המחבר בין קצותיהן. כך מועבר כוח הכיווץ של השריר דרך מערכת עצמות, הפועלות כמערכת של מנופים, אל אותו איבר בגוף המעביר אותו החוצה; לרוב, איבר זה הוא כף היד או כף הרגל. מכאן נובע כי כשאנו מודדים את כוח השריר, אנחנו מודדים למעשה את הכוח שאותו איבר "סופי" מפעיל כלפי חוץ, ולא את הכוח הממשי שהפעיל השריר.

ניקח לדוגמה את השריר הארבע-ראשי של הירך (m. quadriceps femoris). בקצותיו הקרובים למרכז (ארבעה במספר, ומכאן שמו) מחובר השריר לחלק העליון של עצם הירך (ואחד מהארבעה אפילו לעצם האגן), ובקצהו המרוחק מהמרכז לעצם השוק, מצידה הקדמי. כשהשריר מתכווץ, עיקר פעולתו למשוך את השוק קדימה, "לפשוט את הברך", כפי שמקובל לומר בעולם הספורט.

דרך אפשרית למדידת כוח השריר הארבע-ראשי היא חיבור השוק למנוף ומדידת המומנט שכיווץ השריר מפעיל על המנוף (שצירו צריך להיות ממוקם מול מרכז הברך). מדידה זו מתקיימת במעבדות (עם מכשיר "סייבקס", למשל); אולם על-פי רוב, במיוחד בחיי המעשה הספורטיביים, נהוג להושיב את הנבדק ולהניח לו לנסות לדחוף בכפות רגליו לוח הקשור למכשיר מדידת כוח (ולעתים למשקל שמורם בעזרת כבל או מנוף כשהלוח נדחף). כלומר, איננו מודדים את הכוח בשריר, אלא את הכוח שהוא העביר דרך מערכת מנופים אל כף הרגל.

מבחינה מעשית אין בעיה במדידת הכוח באופן העקיף שתואר, שכן גם פעולתו השימושית של הכוח וכן הפעלת העומסים על השריר במהלך האימונים, כולם נעשים באותו אופן עקיף; אך חשוב להיות ערים לכך, כי יש מכשירים לפיתוח כוח שבהם ההתנגדות מופעלת במערכת מנופים כך שהמפרק (במקרה שלנו, הברך) מועמס על-ידי מומנט, ולפיכך ערכי המשקל המופיעים במכשיר אינם זהים לערכי הכוח שנמדדו בדרך המקובלת.

נניח לעת עתה את הסוגיה הזו ונשוב לעסוק בכוח השריר ומשמעותו בפעילות הגופנית.

סוגי כוח

ככל שההתנגדות לכיווץ השריר גדולה יותר, ועמה גדל הכוח שהשריר מפיק, קטנה מהירות הכיווץ. מלבד זאת, אם ברצוננו לחזור על פעולת הכיווץ מספר פעמים, יקטן הכוח שהשריר מסוגל להפיק ככל שיגדל מספר הפעמים שעליו לפעול ברציפות. עובדות אלה עומדות ביסוד כמה הגדרות של סוגי כוח שברצוני להציג. כמו כן, אציג גם הגדרות הקשורות לצורה ולאופי התגובה של השריר לאות העצבי המפעיל אותו.

כוח מרבי (גם: "כיווץ רצוני מרבי", MVC בלועזית) הוא הכוח המרבי שהשריר מסוגל להפיק, כשמהירות התנועה ירדה לאפס ("כיווץ איזומטרי", כפי שמקובל להגיד). בעת המדידה נותנים לשריר את כל הזמן הדרוש לו כדי להגיע לשיא. יחידת המידה לכוח היא הניוטון (N).

כוח הרמה מרבי או 1RM הוא הכוח המרבי שניתן להפעיל במהלך תנועת הרמה (או דחיפה, או משיכה – תלוי באופי כלי המדידה או התרגיל); זמן הפעולה צריך להיות סביר לתרגיל שבו מדובר. כוח זה נמדד באותן יחידות-מידה כמו הכוח המרבי, אולם מכיוון שהמדידה נערכת לעתים קרובות באמצעות משקולת, מציינים אותו בקילוגרם (kg), שערכו N9.8.

כוח מהיר הוא השילוב בין כוח למהירות; למעשה, המונח הנכון הוא הספק. במהירויות פעולה שונות השריר מסוגל להפעיל רמות שונות של הספק; ההספק המרבי הוא לרוב ברמות כוח של כשליש מכוח ההרמה המרבי (RM1), אך הנקודה המדויקת שבה מושג ההספק המרבי נתונה לשינוי באמצעות אימון מכוון מתאים. יחידת המידה הנכונה לערך זה היא ואט (W), ונפגוש בה בתוצאות של מבחן וינגייט לכושר לא-אווירני, שהוא, בעצם, צורת מדידה של כוח מהיר.

כוח מתפרץ מוגדר כקצב המרבי של הגברת הכוח; בציבור המאמנים התפשט הנוהג להשתמש במונח הזה כדי לתאר את מה שהוגדר כ"כוח מהיר". במדידת-אמת של ערך זה יש לחבר את הנבדק למכשיר מדידת-כוח שמפיק עקום המראה את הכוח בכל רגע, ולמצוא את השיפוע התלול ביותר של העקום; התוצאה תתקבל בניוטון לשנייה (N/s). כמעט שלא מוצאים תוצאות של מדידות כאלה, גם לא בספרות מקצועית-מחקרית.

כוח התחלתי הוא ערך נוסף, שלמדידתו נדרש עקום כוח-זמן כמתואר בפסקה הקודמת; מדובר בכוח המתקבל 30 אלפיות-שנייה מרגע הינתן האות לכיווץ.

כוח ריאקטיבי (או תגובתי) הוא כוח המופעל אחרי מתיחה קודמת וכתגובה עליה; למשל, זינוק מעלה אחרי נחיתה מבמה מוגבהת. מקובל לדרוש שזמן השהייה במצב הנחיתה יהיה פחות מרבע שנייה. אין תקנים ונהלים מוגדרים למדידת תכונה זו, ולכן גם אין לה יחידות-מידה.

סיבי השריר

כוח מרבי הוא תולדה של שטח חתך השריר מצד אחד, ושל תיאום הפקודות העצביות שניתנות לסיבי השריר השונים מהצד האחר. כך הדבר גם לגבי כוח ההרמה המרבי. השתנות הכוח תלויה בפעילות המערכת העצבית בעת הפעלת השריר; אך יותר מכך, היא מושפעת מאופי סיבי השריר. מקובל לסווג את סיבי השריר לשלושה סוגים, להלן.

סיבים "איטיים": צבעם אדום, הפקת האנרגיה בהם נעשית בתהליכים אווירניים, מהירות כיווצם איטית באופן יחסי, אך הם עמידים יותר מסיבים אחרים להתעייפות.

סיבים "מהירים" או "לבנים": אלו מתכווצים מהר מהסיבים ה"איטיים", אך נוטים יותר להתעייף עקב אורח הפקת האנרגיה הלא-אווירני שלהם. ככל שגדול חלקם של הסיבים המהירים בשריר מסוים, תגדל יכולתו להפיק הספק גבוה; אך לפעילות ממושכת נזדקק לחלק גדול יותר של סיבים אדומים.

סיבים "מהירים-מחמצנים": סיסים אלה בהירים ומהירים, אם כי מעט פחות מהירים מהסיבים ה"מהירים". לעומת זאת, הם עמידים יותר בפני עייפות.

הבנת הסוגים השונים של כוח והגורמים המשפיעים עליהם (גודל השריר והתיאום בפקודות העצביות משפיעים על כוח מרבי; הרכב סיבי השריר על ההספק; תיאום עצב-שריר על כוח מתפרץ, כוח התחלתי וכוח תגובתי) הם יסוד להבנת ההיגיון שבבסיס שיטות האימון השונות, שהן עניין לכתבה נוספת.



תגובות הוסף תגובה
לא רשומות תגובות למאמר זה.
אביב של בריאות וחג פסח שמח ממכון וינגייט, המכון הלאומי למצוינות בספורט

אתכם גם בימי הקורונה: אל תחמיצו את סדרת ההרצאות המקוונות של ביה"ס למאמנים ולמדריכים

המרכז לרפואת ספורט ולמחקר של מכון וינגייט, ממשיך גם בימים אלו לשרת את ספורטאי ההישג שזכו להיתר מיוחד

פעילות הספורט ההישגי במכון וינגייט נמשכת במתכונת מצומצמת בהתאם להנחיות משרד הבריאות ומשרד התרבות והספורט

בהתאם להנחיות משרד הבריאות, הלימודים בביה"ס למאמנים ולמדריכים ע"ש נט הולמן מושבתים מה-13.3.20 ועד להודעה חדשה

מנויים יקרים, בהתאם להוראות משרד הבריאות, מה-14.3.20, לא תתקיים פעילות במועדון הספורט: לא יתקיימו שיעורי סטודיו ומתקני הכושר, טניס השולחן, מגרשי הטניס והבריכות יהיו סגורים עד להודעה חדשה

נמשכת ההרשמה למגוון קורסים ומסלולי לימוד בביה"ס למאמנים ולמדריכים של מכון וינגייט