1
Fizjologia wysiłku
NiezaleŜnie od typu pracy zawsze jest w nią
zaangaŜowany układ nerwowy, który ma określoną
maksymalną przepustowość informacji.
Op + Of + Z = P (const)
Op – obciąŜenie procesami psychicznymi
Of – obciąŜenie procesami fizycznymi
Z – zapas przepustowości
P – przepustowość maksymalna układu nerwowego /względnie stała/
Fizjologia wysiłku
Przy wykonywaniu pracy fizycznej układ
nerwowy kontroluje i koordynuje
działanie rozmaitych grup mięśniowych.
Do obciąŜenia procesami fizycznymi,
poza samą pracą fizyczną zaliczamy
takŜe informacje konieczne do
kontrolowania i utrzymania pozycji lub
ruchów ciała. /chybotliwe siedzisko/
Fizjologia wysiłku
Z – określa obciąŜenie wykonywanym
zadaniem. Np.
- jeśli ktoś podczas pracy potrzebuje kompletnej
ciszy, obciąŜenie uznaje się za bliskie
maksymalnemu ( Z=0)
- jeśli ktoś nie moŜe rozmawiać podczas pracy
obciąŜenie jest duŜe
- jeśli ktoś moŜe rozmawiać podczas pracy
obciąŜenie jest średnie
Fizjologia wysiłku
Wielkość P – jest tylko względnie stała
W kaŜdą pracę /fizyczną czy psychiczną/ z
czasem układ nerwowy angaŜuje się bardziej
lub mniej automatycznie /wprawa/
Np. jazda na nartach, jazda samochodem
Fizjologia wysiłku
Poza odpowiednim rozłoŜeniem
obciąŜenia psychicznego i fizycznego,
planując proces pracy pod uwagę naleŜy
wziąć rytm biologiczny człowieka
związany z gotowością do pracy.
Fizjologia wysiłku
Zgodnie z rytmem dobowym gotowość
do pracy wzrasta w godzinach od 6 do
9, potem lekko spada i ok. 13.30 spada
poniŜej zera. Po 15 znów się aktywuje i
o 18.00 osiąga szczyt. Do 22.00 lekko
spada a po tej godzinie tendencja
spadkowa nasila się. NajniŜszą gotowość
obserwujemy pomiędzy 3 i 4 w nocy a
najwyŜszą pomiędzy 8 i 9.
2
Fizjologia wysiłku
Rytm tygodniowy oznacza najniŜszą
gotowość w poniedziałki, najwyŜsza w
środy. Rytm roczny cechuje się
najniŜszą gotowością w czerwcu i lipcu.
Fizjologia wysiłku
Podczas wysiłku fizycznego angaŜowane
są trzy układy:
•
Czynny układ ruchu
•
Układ krąŜenia
•
Układ oddechowy
Fizjologia wysiłku
Czynny układ ruchu
Wykonywanie pracy fizycznej jest moŜliwe
dzięki mięśniom szkieletowym, których w
organizmie jest kilkaset, a ich cechą jest to,
Ŝe podlegają kontroli woli.
Bezpośrednim źródłem energii dla pracy mięśnia są
wysokoenergetyczne związki fosforanowe. Są one w
niewielkim stopniu zmagazynowane w mięśniu, a następnie
muszą być wytworzone z glukozy oraz wolnych kwasów
tłuszczowych. Glukoza jest zmagazynowana w mięśniach i
wątrobie w postaci glikogenu.
Fizjologia wysiłku
Czynny układ ruchu
Mięsień potrzebuje energii do skurczu i rozkurczu.
Mięsień moŜe zawierać 2 róŜne typy włókien
mięśniowych:
-
włókna czerwone /o metabolizmie tlenowym i małej
szybkości skurczu. Włókna te występują w mięśniach, które
utrzymują postawę ciała-muszą być długo napięte, męczą się
wolniej ale ich praca jest teŜ wolniejsza, średnica jest
mniejsza od włókien białych
-
Włókna białe / o metabolizmie beztlenowym, duŜej szybkości
i sile skurczu oraz szybkiej męczliwości,/np. mięśnie gałki
ocznej, ręki/
Fizjologia wysiłku
Czynny układ ruchu
Zakłada się, Ŝe
1 cm
2
przekroju poprzecznego mięśnia moŜe
wywierać napięcie rzędu
3 – 4 kg
, a całkowita siła jaka
mogłaby być rozwinięta przez wszystkie mięśnie, wynosi około
25 ton.
Siła skurczu mięśnia zaleŜy od jego wyjściowej długości: jest
bliska lub równa zeru przy jego maksymalnej/minimalnej
długości a maksymalna, gdy jego długość jest mniejsza o
około 20% od długości spoczynkowej.
Fizjologia wysiłku
Układ krąŜenia
Dostarcza pracującym mięśniom tlen i substraty
energetyczne. Ponadto zabiera z nich produkty przemiany
materii.
NaleŜy pamiętać, Ŝe ucisk wewnętrzny /np. przy statycznym
napięciu mięśnia/ lub zewnętrzny na naczynia krwionośne
powoduje pogorszenie ukrwienia mięśnia i uniemoŜliwia lub
znacznie upośledza jego pracę.
3
Fizjologia wysiłku
Układ oddechowy
Odpowiada za zaopatrywanie krwi w tlen
oraz za usuwanie z niej dwutlenku węgla.
Fizjologia wysiłku
Organizm podczas wysiłku fizycznego
-
naczynia krwionośne ulegają poszerzeniu
-
Serce tłoczy więcej krwi w ciągu minuty
CO = HR x SV
CO – pojemność minutowa serca /liczba litrów krwi
przepływającej przez serce w ciągu minuty litr/min
HR – częstość skurczów serca
SV – objętość wyrzutowa – ilość krwi wyrzucanej przez
komorę
Fizjologia wysiłku
Organizm podczas wysiłku fizycznego
-
Podczas wysiłku wzrasta CO (HR x SV), przy czym
-
HR ma wartość maksymalną zaleŜną od wieku i
niezaleŜną od treningu (HR max = 210 – [0,65 x
wiek]) lub /HR=220 – wiek/ – jest to główny czynnik
ograniczający maksymalną pracę mięśniową
-
Wraz ze wzrostem HR zmniejsza się czas na
napełnianie komór serca krwią – praca moŜe być
mniej wydajna.
Wzrost SV – podczas wysiłku wzrasta kurczliwość mięśnia
sercowego /silniejszy skurcz powoduje wyrzucenie
większej ilości krwi, co ma znaczenie wobec wzrostu
HR
/Podczas nieobciąŜonej pracy serca nie jest wyrzucana cała
krew obecna w komorze/
Fizjologia wysiłku
Organizm podczas wysiłku fizycznego
-
Wzrasta ciśnienie krwi i następuje przesunięcie, m.in.. z trzew
i skóry do mięśni; po gwałtownym ustaniu wysiłku ciśnienie
skurczowe gwałtownie spada;
-
Nasila się wymiana gazowa w płucach – m.in.. Wzrasta ilość
i/lub głębokość oddechów, a przez płuca przepływa więcej
krwi.
Wzrost HR i ciśnienia powoduje bezpośrednie obciąŜenie serca,
które takŜe jest mięśniem.
Fizjologia wysiłku
Organizm podczas wysiłku fizycznego
-
Pracujące mięśnie wytwarzają duŜe ilości ciepła, a przy
znacznych wysiłkach fizycznych moŜe wzrastać temperatura
ciała. Mięsień moŜe kurczyć się w sposób:
-
Izotoniczny
-
Izometryczny
/co odpowiada pracy dynamicznej i statycznej pracy mięśnia/
Praca statyczna jest mniej wydajna energetycznie, szybciej
powoduje zmęczenie mięśnia i jest przyczyną niekorzystnych
zjawisk.
Fizjologia wysiłku
Adaptacja do wysiłku fizycznego:
Polepszenie zdolności do wysiłku fizycznego jest moŜliwe dzięki
treningowi fizycznemu o charakterze wytrzymałościowym.
Systematyczny trening fizyczny powoduje wielokierunkowe
przystosowanie organizmu do wysiłku fizycznego:
-
następują zmiany w mięśniach
a)
rozrasta się sieć naczyń krwionośnych
b)
wzrasta ilość związków niezbędnych do tworzenia energii w
samych mięśniach, ponadto sprawniej działają mechanizmy
usuwające produkty przemiany materii, w tym kwas mlekowy
c)
w zaleŜności od typu treningu moŜe zmieniać się przewaŜający
typ włókien mięśniowych /białych lub czerwonych/
4
Fizjologia wysiłku
Adaptacja do wysiłku fizycznego:
Zmienia się skład krwi: wzrasta liczba erytrocytów
odpowiadających za przenoszenie tlenu, moŜe takŜe
wzrastać ilość krwi krąŜącej
Układ krąŜenia odpowiada mniejszymi zmianami przy tym
samym wysiłku fizycznym: rośnie pojemność serca, co
powoduje wzrost SV, dzięki czemu aby zapewnić
odpowiednią CO przy wykonywanej pracy, zmiany HR są
znacznie mniejsze, a serce jest mniej obciąŜone
Fizjologia wysiłku
Adaptacja do wysiłku fizycznego:
Polepszają się parametry pracy układu
oddechowego – adaptacja do wysiłku polega
głównie na lepszym wykorzystaniu tlenu z
powietrza, wentylacja minutowa wzrasta dzięki
wzrostowi ilości oddechów oraz wzrostowi
pojemności Ŝyciowej płuc VC
Fizjologia wysiłku
VC – ang. vital capacity pojemność Ŝyciowa płuc
Maksymalna objętość powietrza wydychanego
po maksymalnym wdechu. U osoby
standardowej jest to około 4,8 l /u kobiet 20-
30% mniej/
MoŜna załoŜyć, Ŝe VC dla męŜczyzn wynosi
około 70 cm
3
/kg a dla kobiet 50-60 cm
3
/kg
/tlenu, nie powietrza; zawartość O
2
w powietrzu
wynosi 21%
Fizjologia wysiłku
Pułap tlenowy i dług tlenowy
Pułap tlenowy to wielkość, która opisuje zdolność
organizmu do wykonywania wysiłków fizycznych
V O
2
max
Maksymalna ilość tlenu w [ml/kg/min] lub [l/min]
Jaka moŜe być wykorzystana przez organizm
Pułap tlenowy u męŜczyzn skrajnie wytrenowanych
wynosi nawet 81 ml/kg/min (6,4l/min) podczas gdy
u niewytrenowanych około 44 ml/kg/min (3,1l/min)
U kobiet wartości te są o 20-30% mniejsze
Fizjologia wysiłku
Pułap tlenowy i dług tlenowy
Wysiłki, przy których zuŜycie tlenu jest
równe
V O
2
max
są nazywane
wysiłkami maksymalnymi. Podczas
wysiłku maksymalnego wzrasta przepływ
krwi przez mięśnie do około 90%
pojemności minutowej serca, podczas
gdy w spoczynku to tylko 20%
.
Fizjologia wysiłku
Pułap tlenowy i dług tlenowy
Doświadczalnie stwierdzono, Ŝe człowiek
moŜe pracować przez dłuŜszy czas bez
zmęczenia, gdy zapotrzebowanie na tlen
podczas pracy nie przekracza 30- 40%
V O
2
max.
NiezaleŜnie od stopnia
wytrenowania przy pracy mięśniowej
powyŜej 60% wartości maksymalnej
V O
2
max
zostaje przekroczony próg
metabolizmu beztlenowego.
5
Fizjologia wysiłku
Pułap tlenowy i dług tlenowy
UwaŜa się, Ŝe regularne długotrwałe obciąŜenie
pracą zawodową nie powinno przekraczać 50%
V O
2
max,
czyli nieco mniej niŜ wynosi próg
metabolizmu beztlenowego. Przekroczenie tego
progu oznacza, Ŝe podaŜ tlenu do mięśnia jest
niewystarczająca i oprócz metabolizmu
tlenowego w mięśniu pojawia się metabolizm
beztlenowy, a organizm zaciąga dług tlenowy.
Fizjologia wysiłku
Pułap tlenowy i dług tlenowy
Dług tlenowy to ilość tlenu, jaka musi być dostarczona do
organizmu po zakończonym wysiłku w celu usunięcia
skutków wysiłku fizycznego. /tj. m.in. Usunięcie nadmiaru
mleczanu powstałego w procesach beztlenowych oraz
odnowy mięśniowych zapasów energetycznych/
Wielkość długu tlenowego jest proporcjonalna do
zapotrzebowania energetycznego, które w czasie wysiłku
fizycznego przekraczało wydajność procesów tlenowych.
Dług tlenowy w normie PN-EN 28996: 1996 jest nazywany
deficytem tlenowym
Fizjologia wysiłku
Pułap tlenowy i dług tlenowy
Przepływ krwi przez mięśnie oraz zapotrzebowanie
na tlen ustala się po 3-5 min od rozpoczęcia
wysiłku. Przez ten czas pracy mięśnia na skutek
niedostatecznego dostarczania tlenu powstaje
deficyt tlenowy. Deficyt tlenowy jest odróŜniany
od długu tlenowego, poniewaŜ przy pracach
lekkich rzędu 30-40%
V O
2
max
jest on
wyrównywany podczas trwania tych prac.
Fizjologia wysiłku
Pułap tlenowy i dług tlenowy
Dług tlenowy jest wyrównywany po zakończeniu
wysiłku. PoniewaŜ częstość skurczów serca i
pobór tlenu /brakującego/ przez tkanki są
zaleŜne od siebie, następujące po sobie
pomiary HR wykorzystuje się do pośredniego
określania
V O
2
max
(krzywe restytucji)H
Fizjologia wysiłku
Pułap tlenowy i dług tlenowy
Wartość
V O
2
max
zaleŜy m.in.. Od częstości
skurczów serca HR
max
która z kolei
zaleŜy od wieku – od 25 roku Ŝycia
V O
2
max
spada o 1% przy czym spadek ten
moŜna zmniejszyć dzięki systematycznemu
treningowi. Drastyczne spadki występują na
skutek unieruchomienia /pobyt w szpitalu/
nawet 1,5l/min w ciągu 21 dni.
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
- komórka – jednostka podstawowa ciała ludzkiego
- tkanka – zbudowana z komórek
- narząd – złoŜony z tkanek
- układy – złoŜone z narządów
6
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
W skład ciała ludzkiego wchodzą:
- układ ruchu
a)
Bierny
–
kości i ich połączenia ruchome i nieruchome
b) Czynny – mięśnie, ścięgna
- układ oddechowy
- układ krąŜenia – serce i naczynia krwionośne
-
układ nerwowy – ośrodkowy (mózg i rdzeń kręgowy),
obwodowy (nerwy zaopatrujące np. mięśnie) i
autonomiczny (odpowiada za funkcje niezaleŜne od woli
np. trawienie)
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
W skład ciała ludzkiego wchodzą:
- układ dokrewny – gruczoły wydzielające
bezpośrednio do krwi, np. nadnercza, tarczyca,
trzustka
- układ trawienny
- układ moczowo-płciowy
- narządy zmysłów
-
powłoka wspólna (skóra z jej wytworami – paznokcie,
włosy, gruczoły)H
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
Oś układu kostnego stanowi kręgosłup, który
jest osadzony w obręczy miednicy, a na jego
szczycie opiera się czaszka. Kręgosłup dzieli się
na pięć odcinków i jest zbudowany z 34-35
kręgów. Odcinek szyjny tworzy 7 kręgów,
piersiowy - 12, lędźwiowy - 5, kość krzyŜową
tworzy 5 kręgów zespolonych w jedną całość.
Zakończenie kręgosłupa tworzy część guziczna
kręgosłupa, czyli kość ogonowa, zbudowana z 4-
5 zrośniętych ze sobą kręgów.
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
Od piersiowego odcinka kręgosłupa odchodzą
Ŝebra (12 par), tworzące klatkę piersiową, która
od przodu zamyka mostek. Na górnej części
klatki piersiowej znajduje się obręcz kończyny
górnej (barkowa), którą tworzą obojczyki i
łopatki. Z obręczą barkową połączone są
kończyny górne - prawa i lewa. KaŜda z nich
składa się z kości ramiennej, kości łokciowej i
promieniowej oraz kości ręki, do których naleŜą
kości nadgarstka oraz śródręcza i paliczki.
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
Z miednicą łączą się kończyny dolne. KaŜda z nich jest
utworzona przez kość udową, piszczelową, strzałkową oraz
kości stopy: skokową, piętową, kości stępu, kości śródstopia i
paliczki. Pomiędzy kością udową a kośćmi podudzia znajduje się
staw kolanowy, osłonięty od przodu przez rzepkę.
By uzupełnić opis budowy szkieletu, naleŜy wymienić czaszkę,
której część stanowi ochronę dla mózgu, część natomiast tworzy
kostny zrąb twarzy i wchodzi w skład narządu Ŝucia (układ
kostny szczęki i Ŝuchwy).
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
Ruchy w stawach byłyby niemoŜliwe do wykonania,
gdyby nie praca mięśni. Skurcz włókien
mięśniowych, powodujący skrócenie się mięśni,
prowadzi do zmiany połoŜenia kości względem siebie.
To, jaki ruch zostanie wykonany, np. zginanie czy
prostowanie kolana, zaleŜy od tego, która grupa
mięśniowa, czy teŜ pojedynczy mięsień, skurczy się.
7
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
Impuls do wystąpienia skurczu mięśnia pochodzi z
centralnego układu nerwowego i jest przewodzony
przez rdzeń kręgowy i wychodzące z niego korzenie
nerwowe, z których powstają nerwy obwodowe.
Impuls powodujący skurcz mięśnia wprawiający w
ruch jakąś część układu kostno-stawowego pochodzi
z obszaru mózgu naleŜącego do tzw. układu
piramidowego, co oznacza, Ŝe podlega on kontroli
naszej świadomości.
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
Skurcz mięśnia pociąga za jego przyczep do kości i powoduje
ruch kości w danym kierunku.
Zakres ruchu zaleŜy od typu stawu. W narządzie ruchu
człowieka znajdują się stawy jednoosiowe (np.
międzypaliczkowe w palcach rąk i stóp), dwuosiowe (np. staw
nadgarstka) i wieloosiowe (np. staw barkowy lub biodrowy).
Odpowiedni kształt główki i panewki stawowej umoŜliwia
wykonywanie ruchów w jednej, dwu lub wielu płaszczyznach. I
tak staw jednoosiowy ma główkę o kształcie bloczka, a panewka
jest jakby negatywem główki. Staw dwuosiowy ma główkę o
kształcie eliptycznym i odpowiednio "wyŜłobioną" panewkę. W
stawach wieloosiowych główka ma kształt kulisty i porusza się
we wklęsłej, miseczkowatej panewce.
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
W sumie układ kostny człowieka utworzony
jest przez
206
pojedynczych kości połączonych
róŜnymi rodzajami stawów. Kości róŜnią się
kształtem i wielkością - i pełnią róŜne funkcje.
RóŜnice rozmiarów są znaczne. Kość udowa -
największa w szkielecie człowieka - ma około
0,5 m długości, podczas gdy najmniejsza
kosteczka ucha środkowego - strzemiączko -
mierzy zaledwie 2,6 mm.
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
Kości, stawy i mięśnie tworzą ściśle związaną ze sobą całość
biologiczną i mechaniczną i wzajemnie na siebie oddziałują.
Zarówno ich rozwój, jak i funkcjonowanie są od siebie nawzajem
uzaleŜnione. Do prawidłowego rozwoju mięśni konieczny jest dobry
rozwój i stan kości oraz prawidłowa budowa i funkcjonowanie
stawów. Patologia mięśni natomiast (zaniki, poraŜenia, niedowłady)
moŜe szkodliwie oddziaływać na stan stawów. Unieruchomienie
związane z chorobą stawów lub mięśni moŜe prowadzić do zaniku
tkanki kostnej.
Kość jest Ŝywą tkanką, która podlega ciągłej przebudowie, wymianie
soli mineralnych, modelowaniu, przystosowywaniu do potrzeb narządu
ruchu. Bodźcem do odbudowy i wzmacniania kości jest przerywany
nacisk mechaniczny i pociąganie zachodzące w czasie ruchu.
Fizjologia wysiłku
Organizacja ciała człowieka
O prawidłowej pracy mięśni decyduje nie tylko ich
ukrwienie, ale i unerwienie. Pozbawienie mięśni
unerwienia prowadzi do ich zaniku. Źle wpływa teŜ
na mięśnie "brak pracy", np. wskutek przebytych
urazów z uszkodzeniem kości lub stawu. Niektóre
mięśnie (z grupy prostowników) ulegają wtedy
zanikowi, mięśnie przeciwstawne (zginacze) -
przykurczom.
Fizjologia wysiłku
Pomiary pułapu tlenowego:
V O
2
max
metody wysiłkowe: metody bezwysiłkowe
- maksymalne - urządzenie Polar
- submaksymalne - metoda Jacksona
8
Fizjologia wysiłku
Pomiary pułapu tlenowego:
V O
2
max
metody wysiłkowe:
- maksymalne
wykorzystywane u sportowców, testy wysiłkowe obciąŜające
organizm na poziomie maksymalnym na bieŜniach
ruchomych, cykloregometrach, /testy z zadanym czasem i
dystansem – test Coopera, bip-test Legera
Fizjologia wysiłku
Pomiary pułapu tlenowego:
V O
2
max
metody wysiłkowe:
- submaksymalne
wykorzystywane u osób przeciętnych, nie uprawiających
sportu wyczynowo, testy wysiłkowe na cykloergometrze
Astranda, step-testy /harwardzki/, przysiady – próba Martineta
Fizjologia wysiłku
Test Astranda
Test polega na wchodzeniu na stopień o wysokości dla kobiet
33 cm, dla męŜczyzn 40 cm w tempie 22.5 wejść na minutę (czyli
jedno wejście na około 2,5 sekundy) przez czas 5-8 min w
zaleŜności od szybkości ustabilizowania się tętna.
NajwaŜniejsze będą pomiary po upływie 3-4 minut, gdy tętno z
kaŜdej następnej minuty nie powinno się róŜnić od siebie o
około 4 ud./min. Oznacza to, Ŝe organizm osiągnął okres
równowagi funkcjonalnej (steady-state) i wysiłek moŜemy
przerwać, bo nie wpłynie juŜ on na nasze wyniki. Z tych trzech
ostatnich minut wysiłku wyliczamy średnie tętno (sumujemy
tętna i dzielimy wynik przez 3), które posłuŜy nam do określenia
maksymalnego zuŜycia tlenu. W tym celu musimy się posłuŜyć
specjalnym nomogramem oraz tabelą współczynnika
korekcyjnego, by na końcu odczytać swój wynik z tabeli
klasyfikacji wydolności.
Fizjologia wysiłku
Pomiary pułapu tlenowego:
Cykloergometry
Fizjologia wysiłku
Pomiary pułapu tlenowego:
Cykloergometry
Polar
Fizjologia wysiłku
Wysiłek fizyczny jest związany z pracą mięśni szkieletowych
wraz z całym zespołem towarzyszących jej zmian.
Klasyfikacja wysiłku fizycznego ze względu na procent
zaangaŜowanej masy mięśniowej:
a) Lokalne /mniej niŜ 30% całej masy mięśniowej
b) Ogólne /powyŜej 30% cmm
9
Fizjologia wysiłku
Rodzaje pracy mięśni szkieletowych /zaleŜnych od woli/
Podstawowym elementem pracy mięśnia jest skurcz.
WyróŜniamy 3 rodzaje skurczu mięśni:
-
izotoniczny /zmiana długości, stałe napięcie – dzięki
treningowi wytrzymałościowemu wzrasta wydolność
fizyczna – ruchy lokomocyjne, przemieszczanie
przedmiotów
-
izometryczny /zmiana napięcia, stała długość – podczas
pracy statycznej – napięcia posturalne
-
auksotoniczny /mieszany/ zmiany napięcia i długości
Podczas pracy statycznej występuje przewaga skurczów
izometrycznych a podczas dynamicznej – izotonicznych.
Fizjologia wysiłku
Mechaniczna sprawność energetyczna pojedynczego mięśnia
wynosi 30% i jest w przybliŜeniu równa sprawności
maszyny parowej. Całkowita sprawność działania
fizycznego człowieka wynosi około 10%
Fizjologia wysiłku
ObciąŜenie pracą statyczną
Suma wszystkich zewnętrznych obciąŜeń występujących w
systemie pracy działających na nieruchomą pozycję ciała.
Jest to praca wykonywana z przewagą skurczów
izometrycznych. Praca statyczna mięśni następuje, kiedy
przeciwdziała się jakieś sile, nie zmieniając połoŜenia mięśnia
przez co najmniej 4s.
Przy statycznej pracy mięśni nie następuje praca w sensie
fizycznym /iloczyn działającej siły i drogi jest równy zeru/
Fizjologia wysiłku
ObciąŜenie pracą statyczną
Niekorzystne aspekty pracy statycznej w porównaniu z pracą
dynamiczną:
-
w przypadku ps ukrwienie pracującego mięśnia gorsze /ciągły
ucisk na naczynia powoduje upośledzenie krąŜenia w
naraŜonym segmencie ciała. Zahamowanie przepływu krwi
jest tym większe, im większa jest rozwijana siła. UwaŜa się,
Ŝe skurcz na poziomie 15-20% maksymalnej siły skurczu
mięśnia nie upośledza krąŜenia, a rozwinięcie siły powyŜej
60% powoduje ustanie przepływu krwi.
Fizjologia wysiłku
ObciąŜenie pracą statyczną
Ze względu na rodzaj pracy mięśni wyróŜniamy
dwie podstawowe grupy prac statycznych:
- statyczna praca pozycyjna – postawna /siedzenie
bez podparcia, stanie/
- statyczna praca trzymania – podtrzymywania /np.
praca wiertarką
Fizjologia wysiłku
ObciąŜenie pracą statyczną
Doświadczalnie udowodniono, Ŝe praca statyczna mięśnia z
uŜyciem powyŜej 50% jego maksymalnej siły moŜe trwać
najwyŜej 1 min. natomiast uŜycie siły mniejszej niŜ 20%
umoŜliwia długotrwałe statyczne skurcze mięśni.
-
wykazano, Ŝe statyczna praca mięśni jest mniej efektywna niŜ
dynamiczna /większe zuŜycie energii przy mniejszej
wydajności. NaleŜy unikać wszelkiej pracy wymagającej
trzymania, podtrzymywania itp.
10
Fizjologia wysiłku
ObciąŜenie pracą dynamiczną
Na obciąŜenie fizyczne dynamiczne składa się suma
wszystkich zewnętrznych obciąŜeń występujących
w systemie pracy, działających na ruchomą
pozycję ciała człowieka.
Fizjologicznie praca dynamiczna to praca wykonywana
z przewagą skurczów izotonicznych mięśni.
Skurcz izotoniczny następuje kiedy jeden z przyczepów
mięśnia jest wolny i w wyniku pobudzenia
następuje jego skracanie
/Skurcz i rozkurcz mięśni powodują usuwanie
produktów przemiany materii/
Fizjologia wysiłku
ObciąŜenie pracą dynamiczną
Podział ze względu na grupy obciąŜanych mięśni:
-
praca dynamiczna z obciąŜeniem grupy duŜych
mięśni, układu krąŜenia i układu oddechowego
-
praca jednostronnie dynamiczna, podczas której są
obciąŜane grupy małych mięśni /praca na
klawiaturze/
Fizjologia wysiłku
ObciąŜenie pracą dynamiczną
Podział ze względu na sposób obciąŜenia mięśni:
-
praca dynamiczna dodatnia /wchodzenie po
schodach - naprzemienne skurcze i rozluźnienia/
-
praca dynamiczna ujemna – naprzemienne
hamowane rozciąganie i nieobciąŜone skurcze
/schodzenie po schodach
Fizjologia wysiłku
Ergonomiczna ocena cięŜkości pracy fizycznej
ChronometraŜ czynności podczas zmiany roboczej
w celu zidentyfikowania:
- wydatku energetycznego
- przyjmowanych pozycji
- wykonywanych ruchów roboczych
- zaangaŜowania grup mięśniowych
- siły niezbędnej do wykonania czynności
- powtarzalności ruchów
-
obciąŜeń zewnętrznych
Fizjologia wysiłku
Zasady projektowania sił uŜywanych przez człowieka
Siły wymagane od operatora w trakcie wykonywania zadania
roboczego powinny być ograniczone do wartości akceptowanych
/zgodnie z normami/
1. JeŜeli wymagana siła nie moŜe być wywarta przez zaangaŜowanie w
daną czynność grupy mięśni, naleŜy przewidzieć mechaniczne
urządzenia pomocnicze
2. NaleŜy unikać długotrwałego napięcia statycznego mięśni /stale
uniesione w górę ramiona/
3. Wysiłek fizyczny powinien być zmniejszony przez wykorzystywanie
siły cięŜkości lub za pomocą innych środków
4. Projektowanie, dobieranie i rozmieszczanie elementów
sterowniczych, uchwytów, rękojeści i pedałów środków pracy
powinno wymagać moŜliwie małego wysiłku fizycznego.
5. Elementy sterownicze powinny umoŜliwiać podczas ich uŜywania
uniknięcie nierównomiernego obciąŜenia ciała i kończyn.
Fizjologia wysiłku
Do funkcjonowania organizmu jest niezbędny:
materiał energetyczny:
- węglowodany,
- tłuszcze
- białka znajdujące się w poŜywieniu
- tlen dostarczany z płuc do tkanek potrzebny do
spalania materiału energetycznego, czyli
przekształcania go w energię.
11
Fizjologia wysiłku
Wydatek energetyczny człowieka musi bilansować
poŜywienie. Nadmiar kilokalorii uzyskiwanych z
poŜywienia, czyli dodatni bilans energetyczny,
powoduje otyłość, którą pogłębia nadmiar
prostych węglowodanów w diecie.
Fizjologia wysiłku
Otyłość spowodowana naruszeniem bilansu
energetycznego przy małej aktywności w pracy
wymaga:
- aktywizacji Ŝycia poza pracą,
- umiaru w jedzeniu, zwłaszcza w spoŜywaniu
węglowodanów i tłuszczów.
Ujemny bilans energetyczny ma inne
następstwa. Wskutek wykorzystywania przez
organizm (jako źródło energii) własnych białek
tkankowych następuje utrata masy ciała. Jest
to korzystne tylko do czasu redukcji nadmiaru
tkanki tłuszczowej.
Fizjologia wysiłku
Otyłość spowodowana naruszeniem bilansu
energetycznego przy małej aktywności w pracy
wymaga:
- aktywizacji Ŝycia poza pracą,
- umiaru w jedzeniu, zwłaszcza w spoŜywaniu
węglowodanów i tłuszczów.
Ujemny bilans energetyczny ma inne
następstwa. Wskutek wykorzystywania przez
organizm (jako źródło energii) własnych białek
tkankowych następuje utrata masy ciała. Jest
to korzystne tylko do czasu redukcji nadmiaru
tkanki tłuszczowej.
Fizjologia pracy
Fizjologia pracy to nauka
zajmująca się funkcjonowaniem
organizmu (a więc równieŜ
bilansem energetycznym) podczas
wykonywania pracy.
Fizjologia pracy
Wszystkie czynności ruchowe człowieka
odbywają się z udziałem mięśni szkieletowych, a
w ruchu biorą udział całe grupy mięśni. Źródłem
energii do funkcjonowania mięśni są:
- węglowodany w postaci glikogenu i glukozy
(zwłaszcza we wstępnej fazie wysiłku)
- wolne kwasy tłuszczowe ( w miarę kontynuacji
wysiłku).
Fizjologia pracy
Uwalnianie energii z tych substancji odbywa
się z udziałem tlenu oraz związków białkowo-
fosforowych. W wyniku przemian chemicznych
węglowodany przy niedoborze tlenu ulegają
przekształceniu w kwas mlekowy. W
organizmie pojawia się tzw. deficyt tlenowy,
zwłaszcza gdy intensywność wysiłku jest
bardzo duŜa. Obecność kwasu mlekowego w
mięśniach ogranicza moŜliwość dalszego
wysiłku, choć często mięśnie mogą pracować
dalej, zaciągając tzw. dług tlenowy.
12
Fizjologia pracy
Deficyt tlenowy najczęściej występuje podczas
wykonywania krótkotrwałego wysiłku o duŜej
intensywności, jak np. bieg sprinterski. W sprawnym
organizmie zaistniały dług tlenowy szybko eliminuje się
przez ćwiczenia rozluźniające lub w czasie odpoczynku, w
innym wypadku w mało wysportowanym organizmie
powstają tzw. ”zakwasy”.
Ergonomia pracy zajmuje się dostosowaniem pracy do
moŜliwości organizmu człowieka w taki sposób, aby
uzyskać wysoką wydajność przy ograniczony wysiłku w
bezpiecznych i higienicznych warunkach pracy.
Fizjologia pracy
W miarę rozwoju techniki wysiłek człowieka coraz
częściej zastępowany jest pracą maszyn. Stopniowo
eliminuje się cięŜką pracę fizyczną, jako mało wydajną i
nieopłacalną. Jednak nowe technologie niosą róŜne
zagroŜenia dla zdrowia, np. wyjątkowo
monotonna
praca
przy taśmie produkcyjnej ogranicza naturalną
ruchliwość człowieka. RównieŜ szybki rytm pracy
narzucany przez maszyny przyspiesza zmęczenie. W
zakładach gastronomicznych męczenie potęguje
dyskomfort cieplny związany z przegrzaniem pomieszczeń
oraz pośpiech związany z obsługą duŜej liczby
konsumentów w krótkim czasie. .
Monotonia
Według definicji normy / ISO CEN (10075, Ergonomics – term and definitions
ISO/TC 159 & CEN/TC 122) /
Monotonia to rozwijający się powolnie stan
zredukowanej aktywności, który moŜe być
skutkiem długotrwałego wykonywania
czynności.
Monotonia
Monotonia moŜe być powodem znacznej uciąŜliwości
psychicznej, zawiera bowiem element niedociąŜenia
emocjonalnego, spowodowanego brakiem lub
jednostajnością bodźców i działań oraz niezmienną
sytuacją. W najbardziej rozpoznawalnej formie występuje
w stanach bezczynności, długotrwałego oczekiwania, np.:-
przy obserwacji wskaźników na ekranie monitora,
--
pulpitu sterowniczego,
-_ podczas wielogodzinnego prowadzenia pojazdu
autostradzie (gdzie nie oczekuje się przeszkód).
Monotonia
Typ monotonii, wywołanej brakiem aktywizujących
bodźców wzrokowych czy słuchowych, zwany monotonią
sensoryczną, zmniejsza znacznie aktywność funkcji
psychomotorycznych, widoczną w spowolnieniu czynności
układu krąŜenia, oddechowego, wystąpieniu senności,
zmniejszeniu aktywności ruchowej i czujności, czego
skutkiem jest spadek wydajności pracy i wzrost liczby
popełnianych błędów.
Monotonia
Oprócz psychicznych skutków niedociąŜenia
emocjonalnego, skutkiem monotonii wynikającej z
wykonywania jednostajnych, powtarzalnych czynności, są
dolegliwości układu ruchu. Długotrwałe wykonywanie
takich czynności powoduje bowiem jednostronne
przeciąŜenie wysiłkiem fizycznym niektórych grup
mięśniowych zaangaŜowanych w pracę
13
Monotonia
Grupą mięśni najczęściej obciąŜonych wysiłkiem
dynamicznym, niekiedy bardzo intensywnym, są mięśnie
kończyn górnych. Szczególnie często notuje się równieŜ
zespoły przeciąŜenia w obrębie stawów: nadgarstkowego,
łokciowego i barkowego. „Zespół mięśni nadgarstka”
stwierdza się np. u malarzy, pakowaczek, przy montaŜu
precyzyjnych elementów, przy często powtarzających się
ruchach dłoni, natomiast przeciąŜenie stawów łokciowych
(„łokieć tenisisty”) oraz barkowych – przy jednostajnych
pracach wymagających większej siły.
Monotonia
W wyniku pracy monotonnej następuje zmęczenie,
określane jako czasowe osłabienie sprawności psychicznej
lub/i fizycznej. Zmęczenie wyraŜa się obniŜeniem
czujności i zdolności dostosowywania się do
zmieniających się warunków pracy, zmniejszeniem
sprawności oraz wydajności pracy, a takŜe zwiększeniem
liczby popełnianych błędów. Wyrazem zmęczenia jest
równieŜ narastanie dysproporcji między wysiłkiem
włoŜonym w pracę a jej wynikiem oraz mniejsza
satysfakcja z pracy.
Monotonia
Aby ocenić ryzyko wystąpienia skutków pracy
monotonnej, naleŜy analizować stopień obciąŜenia
psychicznego (niedociąŜenia emocjonalnego) oraz
przeciąŜenia układu ruchu, wynikającego z prac
jednostajnych.
Proste listy kontrolne i tabele mogą być pomocne w
analizie przyczyn powstawania monotonii oraz w
szacunkowej ocenie ryzyka wystąpienia skutków
monotonii.
Monotonia
Aby ocenić ryzyko moŜna posłuŜyć się metodą
typowania polegającą na zastosowaniu list/tabel
kontrolnych
/check-list/
Monotonia
Monotonia jest najczęściej ubocznym skutkiem takiej
organizacji pracy, która wymaga powtarzania
jednakowych czynności i podczas której rutyna moŜe
wprawdzie przyspieszać tempo pracy, ale moŜe
równieŜ osłabiać czujność, zwiększając ryzyko błędów,
urazów i wypadków
Monotonia
Metody zapobiegania monotonii to przede wszystkim zmiany w organizacji
pracy, głównie zmniejszenie jednostajności procesów zrutynizowanych. SłuŜyć
temu moŜe:
•
wprowadzenie rotacji na stanowiskach pracy monotonnej
•
urozmaicenie treści pracy (np. przez wprowadzenie zdań naprzemiennych)
•
ograniczenie liczby powtórzeń czynności, częstotliwości oraz czasu ich trwania w
trakcie zmiany roboczej
•
prowadzenie szkoleń dotyczących sposobów radzenia sobie z problemami
monotonii (np. przy długotrwałym prowadzeniu pojazdu)
•
wprowadzenie przerw w pracy polegającej na wykonywaniu czynności
monotonnych (np. po kaŜdej godzinie pracy rutynowej z monitorami
ekranowymi, czy podczas prowadzenia pojazdu)
•
zaplanowanie w czasie przerw czynności wymagających od pracownika
aktywności odmiennej od tej, która towarzyszy czynności rutynowo
wykonywanej w czasie zmiany roboczej
•
wprowadzenie, w uzgodnieniu z pracownikami, urozmaicenia środowiska pracy
moŜliwego na danym stanowisku, np. nadawanie cichej muzyki.