Основное свойство мышечной ткани - сократимость. Сокращаясь, мышца производит механическую работу.
Величина механической работы, совершаемой сокращающейся мышцей, выражается в килограммометрах, как произведение веса груза, поднимаемого мускулом, на высоту поднятия. Сила, проявляемая мышцей, зависит от числа ее мышечных волокон, т.е. чем толще мышца, тем она сильнее.
Длина мышечного брюшка обусловливает высоту поднятия груза, в среднем мышца при полном сокращении укорачивается приблизительно на половину своей длины. Во время сложных движений сокращаются несколько групп мышц одновременно, причем характер их сокращения и участие в движении неодинаковы. Различают преодолевающую, уступающую и удерживающую работу мышц. Под преодолевающей подразумевается работа, при которой мышца преодолевает сопротивление. В случае уступающей работы мышца становится напряженной, постепенно уступая действию силы тяжести.
Под удерживающей работой понимают такое состояние мышцы, при котором ее сокращение уравновешивает действие сопротивления, в результате чего движения не происходит.
Мышцы действуют на кости, которые соединены между собой суставами, так что получается рычаг того или иного рода. В механике различают рычаги: первого и второго рода. В рычаге первого рода, или рычаге равновесия, точка опоры расположена между точками приложения сил. Расстояние от точки приложения силы до точки опоры называется плечом рычага, а расстояние от точки опоры до точки сопротивления - плечом сопротивления. Условием равновесия рычага является равенство произведения величины силы на длину плеч. Примером рычага равновесия может служить атлантозатылочный сустав (рис. 1, а).
Рычаг второго рода бывает двух видов. При рычаге первого вида (рычаг силы) сопротивление наблюдается между точкой опоры и точкой приложения силы. Плечо силы мышечной тяги при этом больше плеча силы тяжести. Примером рычага силы является стопа во время подъема на головки плюсневых костей (рис. 1, б). Местом опоры в данном случае служат головки плюсневых костей, через которые проходит ось вращения всей стопы. Сила мышечной тяги, идущей от пяточной кости вверх по направлению тяги трехглавой мышцы голени, имеет большее плечо, чем сила тяжести. Сила тяжести передается через кости голени на стопу и давит непосредственно на таранную кость, тем самым способствуя опусканию стопы.
Второй вид рычага (рычаг скорости) характеризуется тем, что точка приложения мышечной тяги находится вблизи оси вращения и плечо мышечной тяги меньше, чем плечо сопротивления. Пример рычага такого вида - локтевой сустав при сгибании. Точка опоры лежит в локтевом суставе, точка приложения силы - в области бугристостей локтевой и лучевой костей, т.е. несколько кпереди от точки опоры, точка сопротивления - на дистальном конце руки, т.е. значительно дальше от точки опоры. Такой рычаг приводит к выигрышу в скорости, но к потере в силе (рис. 1, в).
При сокращении разные мышцы развивают различную силу. Эта сила зависит от ряда морфологических особенностей. Например, чем больше мышечных волокон, тем мышца сильнее. Если сравнить мышцу с параллельно идущими волокнами и перистую мышцу, то при одинаковом объеме перистая мышца окажется сильнее, так как количество волокон в ней больше.
Не менее важное значение для проявления силы мышц имеет способ их прикрепления к костям. Чем больше площадь опоры мышцы на скелете, тем лучше условия для проявления ее силы. Сила мышцы в значительной степени зависит от величины угла, под которым она прикрепляется к кости. Чем ближе этот угол к прямому, тем больше составляющая силы, направленной на совершение движения в суставе, и, следовательно, мышца расходует больше силы непосредственно на перемещение костного звена в пространстве.
Сила мышц зависит от массы мышечной ткани, расположения самих мышц, их напряженности.
У спортсменов, физически развитых людей мышечная сила больше, чем у лиц, не занимающихся физическим трудом. Физические упражнения, тяжелый физический труд способствуют увеличению объема и утолщению мышц. У людей пожилого возраста объем мышц несколько уменьшается, вследствие чего снижается их сила.
Кроме описанных морфологических условий, для проявления мышечной силы большое значение имеет степень ее возбуждения под влиянием ЦНС. Чем сильнее стимулирующие импульсы, идущие из ЦНС, тем большую силу развивает мышца. Отмечается определенная зависимость между силой мышцы и ее поперечным сечением. Чем больше поперечник мышцы, тем она сильнее. Считают, что 1 см2 поперечного сечения мышцы соответствует силе около 8-10 кг.
Рис. 1: Схема действия мышц на костные рычаги: а - рычаг равновесия; б - рычаг силы; в - рычаг скорости; А - точка опоры; Б - точка приложения силы; В - точка сопротивления
