Проте лише близько 40-50% її перетворюється на механічну енергію роботи, а решта 50-60% розсіюються у вигляді тепла при запуску (початкова теплота) і під час скорочення м'яза, температура якої при цьому трохи підвищується. Таким чином, коефіцієнт корисної елементарного перетворення АТФ в міофібрил становить приблизно 40-50%. Проте в природних умовах механічний ККД м'язів зазвичай набагато нижче - близько 20-30%, тому що під час скорочення і після нього процеси, які вимагають витрат енергії, йдуть і поза міофібрил. Ці процеси, наприклад, робота іонних насосів і окислювальна регенерація АТФ, супроводжуються значним теплоутворення (теплота відновлення). Чим більше досконала робота, тим більше утворюється тепла і витрачається енергоресурсів (вуглеводів, жирів) "і кисню. Така закономірність, до речі, пояснює втому, посилене потовиділення і задишку при підйомі в гору, але не при спуску. М'язи здатні виробляти механічну роботу, забезпечуючи переміщення людини, рух повітря в дихальних шляхах, рух крові і багато інших життєво важливі процеси. Коефіцієнт корисної дії (ККД) м'язи. Коли м'язи здійснюють роботу, в них звільняється хімічна енергія, накопичена у процесі метаболізму; вона частково перетворюється в механічну роботу, а частково втрачається у вигляді тепла. Dickinson (1929) вимірювала ККД перетворення хімічної енергії в механічну роботу у спортсмена, що працює на так званому велоергометрі, де людина приводить в обертання колесо, натискаючи ногами на педалі. Через колесо перекинутий матерчатий привід, який діє як гальмо. До одного кінця цього приводу підвішений вантаж, а інший кінець прикріплений до пружинним ваг Якщо вантаж має масу m, то він буде тягнути привід з силою mg. На інший кінець приводу діє менша сила F, яка вимірюється пружинними вагами. Таким чином, сила тертя гальма, прикладена до обода колеса, дорівнює mgF. Якщо колесо має радіус r і здійснює n обертів за одиницю часу, то швидкість руху його обіду становить 2 &960; rn. Потужність, необхідна для того, щоб обертати колесо з такою швидкістю, долаючи силу тертя, дорівнює 2 &960; rn &903; (mg - F), і її можна знайти. Хоча описана робота може здатися безглуздою, ця потужність служить мірою «корисної роботи» в тому сенсі, в якому це поняття входить у визначення ККД. За допомогою велоергометрі можна вимірювати ККД мускулатури ніг, а також і максимальну потужність, яку вона здатна розвинути. A. Parry (1949) показав, що потужність мускулатури ніг досягає 40 Вт на 1 кг м'язової тканини. На такому рівні вона може залишатися лише короткий час, тому що м'язи не можуть отримувати кисень з необхідною для цього швидкістю. Витрати хімічної енергії в одиницю часу можна виміряти непрямим шляхом, збираючи видихається повітря випробуваного і досліджуючи його. На кожен мл О2, використаного в процесі дихання, звільняється близько 5 кал хімічної енергії. Більш точно цю величину можна визначити, якщо відомо відносний вміст жирів і вуглеводів в їжі, але швидкість звільнення хімічної енергії можна обчислити цілком точно, якщо визначати вміст в повітрі, що видихається не тільки кисню, але і вуглекислоти. Dickinson вимірювала у випробовуваних використання хімічної енергії в спокої і під час роботи на велоергометрі. Різниця між цими величинами в кожному випадку показувала, яка кількість хімічної енергії витрачалося в одиницю часу на створення механічної потужності, необхідної для обертання колеса. Вона знайшла, що ККД варіює залежно від швидкості обертання педалей і досягає максимальної величини - 22% - при натиску ногою на педаль через кожні 0,9 с (тобто при одному обороті педалей за 1,8 с). Фізична працездатність. Скорочуючись і напружуючись м'яз виробляє механічну роботу, що в простому випадку (варіант) може бути визначена за формулою А = РН, де А - механічна робота (кгм), Р - вага вантажу (кг), Н - висота підйому вантажу (м). Таким чином, робота м'язів вимірюється добутком величини ваги піднятого вантажу на величину укорочення м'яза.
|