爆发力作为人体完成大多数运动项目所需的重要身体素质,是提升运动水平和提高运动成绩的重要因素。爆发力长期以来一直被人们所重视,它在运动中的作用甚至超过了绝对力量。爆发力并不是简单的力的产生过程,它是力与速度的组合。从生理学层面深入了解影响爆发力生成的各种因素,有助于我们制订科学且有针对性的爆发力训练计划,这对于发展爆发力、提高整个机体的运动水平有积极作用。
能量
我们都知道人体需要有持续不断的能量供应才能维持生命活动。我们可以把人体想象成一台机器,要想机器运转就需要给机器提供能量。那么人体的各种生命活动,甚至是肌肉做功,所需的能量来自哪里呢?
食物被我们吃进体内,在体内转化为蛋白质、碳水化合物和脂肪等营养素,它们所带来的能量存储在细胞中,并不能直接被人体利用,只有在细胞进一步分解或释放能量的过程中,它们才会转化为一种叫三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate,ATP)的高能化合物。而ATP水解时所释放的能量,才是人体最直接的能量来源。
ATP水解时释放的能量可以支持机体细胞进行各种各样的活动,比如神经活动、肌肉收缩等。ATP释放能量的同时会留下一个二磷酸腺苷(Adenosine Diphosphate, ADP,一种高能化合物,能够合成ATP)分子。ADP会再次利用机体内储存的未利用能量源与磷酸基团结合,合成ATP,从而重新补充体内的ATP,为机体持续提供能量。这就是磷酸原供能系统,它是产生新的ATP最快速的方式,也是短时间、高强度运动(比如具有爆发力的跳高、跳远、举重等运动)获取能量的最直接的方式。
人体还可以通过其他方式来获得ATP,比如无氧分解机体内所储存的葡萄糖(糖酵解),或者进一步对糖酵解的最终产物丙酮酸进行有氧代谢,或者对脂肪细胞进行有氧代谢。这些方式都可以获取额外的ATP,并为中等强度或长时间低强度的身体运动持续提供能量。
人体的各种运动都会伴随着不同供能系统的作用,但是运动强度、运动速度和运动时间不同,供能系统也会有所侧重。越是强度高、速度快的运动,就越依赖磷酸原供能系统;而随着运动强度的降低和运动时间的增加,机体会越来越依赖于有氧氧化系统所提供的ATP。
力
我们所说的力一般被认为是人体肌肉进行大多数活动时所做的功,是肌肉为了将机体内的生物能量转化为机械能而做的机械功。
肌肉做功使身体产生运动(比如肌肉收缩),这是内部做功;肌肉通过内部做功使外部阻力得以克服(比如抬起重物),这是外部做功,也就是机械功。我们所说的爆发力就是肌肉所做的机械功的一种形式。
从分子层面来说,附着在骨骼肌细胞上的神经元的轴突末梢向肌肉细胞传递神经冲动,从而导致肌纤维中肌动蛋白与肌球蛋白的结合、滑动、分离,最终呈现出肌肉的收缩与放松过程,这一过程中产生了力。有研究表明,力的产生速率与做功的大小可以通过对肌肉的训练得以改善和控制,这也为我们提升机体输出力量的能力提供了可能性。
在动力学中,力等于物体的质量与加速度的积,也就是说在不同加速度、不同质量下,力所做的机械功是不同的。关于力的输出,我们还应该考虑到人体自身的加速度及是否附加器材等特殊因素。
位移和速度
功和功率
功,我们也称为机械功,它包含两个因素,一个是力,另一个是位移。当我们对物体施加力,使其产生位移时,那么力就做了功。
功的计算公式如下:
功率,即物体在单位时间内所做的功的多少。在功的大小一定的前提下,做功用的时间越短,做功速度就越快功率值就越大。
功率的计算公式如下:
爆发力的定义
从物理学的角度来看,在力的大小一定的前提下,人体的做功速度越快,爆发力也越大,我们会将燥发力理解为功率。
燥发力的大小由功和时间决定。单位时间内,肌肉所做的功越大,燥发力越大。爆发力也可以从另一角度来理解,即在短时间内肌肉克服阻力所能做出的最大的。
功。力和速度是它的重要因素,力越大,速度越快,并且力与速度结合得越好,爆发力就越大。
因此,力大、速度快的动作更能产生爆发力,如带有冲击性、半冲击性的深蹲跳、高翻等动作。但过快的速度也不一定产生好的爆发力,因为负重小,产生的力小,所以爆发力不大。
爆发力的重要性
对运动来说,爆发力很重要。在大部分运动中,好的爆发力会提升运动员的运动表现。跳跃类项目、投掷类项目、球类项目、短跑等运动,都会不同程度地用到身体各部位的爆发力。尤其是在专项运动技术日臻成熟完善的今天,运动员在熟练学握技术的前提下,好的爆发力会提升其动作效率,从而使运动员更容易取得好成绩。
因此,提升爆发力是运动员训练的一个方向。爆发力的输出,是身体各系统综合作用的结果,如肌肉的活动、关节活动度、人体动力链的传递效率等,都会影响燥发力的大小。这些都要靠爆发力的训练来提升和完善。
最大爆发力
对于需要爆发力的运动项目,提升最大爆发力是提升运动表现的重要途径。在前面关于燥发力定义的论述中,我们知道燥发力的大小与力分不开。有研究表明,当动作力量的大小为最大力量的15%~30%,且负重与自身体重相同时,能产生最大燥发力;而如果负重超过自身体重[(1.0~1.5)×自身体重](数据来源于《美国国家体能协会爆发力训练指南》),力量会达到峰值,爆发力与速度则会降低。深蹲跳动作是解释最大爆发力的理想动作,因为其负重为自身体重,且速度快,带有冲击性。
完
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