В фазе отталкивания опорного периода в основном хорошо работают «заряженные» мышцы голени, в то время как мышцы, разгибающие колено, работают в меньшей степени. Эти данные: опровергают бытовавшее ранее мнение об эффективности до отталкивания и о том, что хорошая техника бега прежде всего характерна полностью выпрямленной в коленном суставе ногой в момент отрыва стопы от дорожки.
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.
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 (рис. 3, а, б). •
Существует еще одна возможность увеличить частоту колебания маятника. Для этого необходимо связать маятник упругими связями.
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 силытяжести — 3%, против сопротивления воздуха — 18%, работа, направленная на разгон конечностей — 57% и на их торможение — 22%.
Приведенные данные позволяют с некоторой долей критики рассмотреть сложившуюся систему скоростно-силовой подготовки бегунов на короткие дистанции. Работа против силы тяжести — это перемещение в каждом таге общего центра массы тела на высоту 4—6 см. Такая задача может быть решена каждым начинающим спортсменом. Однако отталкивание, очевидно, решает далеко не все проблемы спринтерского бега. Ясно, что спринт — это не последовательно выполняемые прыжки в длину, результативность которых, как известно, зависит от силы толчка. Основные энергетические ресурсы в максимально быстром беге расходуются на разгон и торможение массивной маховой конечности. Если около 80% своих усилий спортсмены тратят именно на этот режим деятельности, то в спортивной тренировке доля упражнений, связанных с активными маховыми движениями, должна быть существенно увеличена.
Как показали исследования техники бега спортсменов мирового класса, проведенные учеными из США П. Спра-гом и Р. Манном (1983), высшей скорости соответствуют максимальные значения характеристик маховых движений — угловые скорости маха вперед и постановки ноги на грунт. При этом скорость стопы при махе вперед достигает 20 м/си более, т. е. она в 2 раза больше скорости бега. При перемещении бедра вперед оно за 0,04—0,05 с приобретает ускорение 80,8—90 м/с2,через 0,02—0,03 с резко возрастает ускорение голени, достигая величины
120—140 м/с2.
При отделении стопы от опоры происходит сильный реактивный рывок назад с ускорение до 180 м/с2.
Фактические данные, свидетельствующие об огромных значениях ускорений в момент перемещения ноги, дают основание считать, что совершенствование координационной структуры движений, связанное с наиболее эффективной работой мышц-антагонистов, осуществляющих маховые движения, является наиболее перспективным направлением процесса развития скоростных возможностей бегунов на короткие дистанции. Важную роль при этом играет сбалансированность скоростно-силовых характеристик мышц, осуществляющих разнонаправленные действия. Рост силы мышечных групп человека происходит таким образом, что вследствие выполнения самых разнообразных бытовых движений — ходьбы, медленного бега, переноса тяжестей, подъема по лестнице и других, преимущественно нагружаются мышцы-разгибатели ног, которые в зрелом возрасте человека превосходят силу соответствующих мышц-сгибателей бедра и голени — в 3,8, стопы — в 6,2 раза.Тренировка в спринте, где значительная нагрузка ложится на мышцы-сгибатели ног, приводит к выравниванию скоростно-силовых характеристик мышц-антагонисто'в. У спортсменов высокого класса эти соотношения достигают следующих величин: для мышц бедра — в 2,9, голени — в 2,5, стопы — в 5 раз.Учитывая эту тенденцию, можно достаточно уверенно говорить, что прогресс спортсмена в спринтерском беге зависит не только от максимальных значений силы мышц ног, но и от того, насколько они сбалансированы в мышцах-антагонистах.
Подтя.гивание скоростно-силового потенциала отстающих мышечных групп спринтеров, видимо, не является достаточно серьезной проблемой, так как требует лишь увеличения доли силовых упражнений, направленных на развитие силы мышц-сгибателей ног. Более сложным вопросом представляется совершенствование координации работы соответствующих мышечных групп. Для решения этой задачи подбор упражнений должен быть обоснован режимом работы мышц-антагонистов в спринтерском беге. Например, применение различных маховых упражнений с использованием резиновых амортизаторов в данном случае является неоправданным, так как по мере растяжения амортизатора необходимо увеличивать напряжение соответствующих мышц, в то время как в быстром беге характер напряжения совершенно противоположный (баллистическое движение). Здесь предпочтительнее выполнять упражнения с отягощением на маховой ноге. Высокоэффективными силовыми упражнениями, соответствующими координационной структуре и способствующими совершенствованию скоростных возможностей бегунов на короткие дистанции, являются так называемые рывково-тормозные упражнения, такие, как имитация максимально быстрого бега с отягощением на ногах и без него при верхней опоре (кольца, брусья) или в стойке на лопатках; интересен и эффективен бег в воде.
Широко применяемые специальные беговые упражнения становятся более эффективными, если их выполнять
с соответствующими двигательными заданиями. Например, бег с высоким подниманием бедра в основном направлен на совершенствование силовых возможностей его сгибателей. При усложнении этого упражнения заданием быстрее поднимать и опускатьбедро содержание упражнения в большей степени будет соответствовать характеристикам спринтерского бега. Особенно эффекти-нен бег с невысокими барьерами (40—50 см),при котором скорость разгибания бедра при опускании ноги за барьер значительно превосходит эту скорость прибеге на короткие дистанции. Поэтому можно говорить о том, что бег с низкими барьерами должен являться одним из основных упражнений спринтера.