Исследования техники спринтерского бега показывают, что увеличения скорости спортсмены высокой квалификации достигают в основном за счет повышения частоты шагов, которая, прежде всего, зависит от силы и согласованности действий мышц, перекрывающих тазобедренный сустав. Разгон маховой ноги начинается передней группой мышц бедра чуть раньше момента, когда опорная нога касается поверхности дорожки. В фазе разгона и торможения маховой ноги активно участвуют передние и задние группы мышц бедра, работающие как в период опоры, так и особенно в период переноса, и практически не бывающие в состоянии полного расслабления. Определено, что активный период прямой мышцы бедра составляет 80 % всего двигательного цикла, а двуглавой – 75 %.
Таким образом, представление о том, что техника спринта представляет собой строго последовательную работу мышц-антагонистов, не соответствует реальному протеканию процессов напряжения и расслабления мышечных групп в этом виде бега. Если в момент подготовки к приземлению и в период опоры мышцы-антагонисты как бы «запирают» суставы, обеспечивая жесткость ноги, то одновременное напряжение мышц-антагонистов бедра в момент маха несет несколько иную функцию.
Если обратиться к обычному маятнику, который рассматривают в физике, то он характеризуется так называемой частотой свободных колебаний, зависящих от его длины и распределения масс вдоль маятника. Чем ближе расположен центр масс к оси вращения, тем выше частота свободных колебаний. Поэтому для большей частоты колебаний маятника целесообразнее приблизить центр тяжести к оси вращения. Именно так поступают, регулируя маятник часов: поднимая вверх регулировочный вес – увеличивают частоту колебаний, снижая – замедляют. В природе этот физический закон хорошо иллюстрируют животные, умеющие хорошо бегать. Основная мышечная масса ног животных приближена к суставам, вокруг оси, которых выполняются маховые движения. Среди крупных животных наибольшую частоту движений в беге развивают свиньи, строение ног которых – классическое подтверждение упомянутого факта. Кстати, способность поросят быстро бегать используют на специальных соревнованиях, которые проводятся регулярно под руководством Федерации спортивного свиноводства.
Как известно, в результате маховых движений, выполняемых в момент опоры, происходят перемещения и ускорения общего центра тяжести масс в такой же степени, что и при активном отталкивании. Мерой эффективности махового движения, которое характеризуется скоростью перемещения звена и расположением его массы относительно оси вращения, является кинетический момент или количество вращательного движения. Если рассматривать ногу как колеблющийся маятник, то ее сгибание в коленном суставе позволяет значительно изменять момент инерции, который зависит от квадрата расстояния центра массы до оси вращения. При выполнении максимально быстрых движений имеет смысл «укорачивать маятник», так как в этом случае нас, прежде всего интересует время перемещения конечности (рисунок 8).
Сгибая коленный сустав (вариант б), мы перемещаем общий центр тяжести маховой ноги ближе к оси вращения и ускоряем частоту колебаний маятника.
Существует еще одна возможность увеличить частоту колебания маятника. Для этого необходимо связать маятник упругими связями, что схематично изображено на рисунке 9.
При быстрых передвижениях маховой ноги роль таких упругих связей последовательно выполняют мышцы-антагонисты, сгибающие и разгибающие бедро. Они находятся почти в постоянном напряжении, причем максимумы активности мышечных групп диаметрально противоположны. Благодаря этому обеспечивается разгон в том или ином направлении. Работа мышцы-антагониста в эксцентрическом режиме позволяет накапливать энергию, используя упругие свойства мышц. Такой режим работы, называемый реверсивным, позволяет быстро менять направление движений, увеличивая их частоту. Изменение темпа движений энергетически стоит очень дорого и при быстром беге пропорционально третьей степени скорости перемещения маховых конечностей. Это значит, что увеличение скорости всего на 10 % требует увеличения энергии на одну треть, а двукратное увеличение скорости требовало бы ее возрастания в 8 раз. В общей энергетике спринта расходы:, затрачиваемые на «болтание» ногами, существенно превосходят другие энергетические компоненты, примерное соотношение которых в спринтерском беге таково: работа против силы тяжести-3%, против сопротивления воздуха-18 %, работа, направленная на разгон конечностей – 57 % и на их торможение – 22 %.
