МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО

«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Способы измерения физической работы и уровня работоспособности человека

Методические указания к лабораторной работе №1 по курсу «Основы анатомии, физиологии и биофизики» для студентов специальности 190200 «Приборы и методы контроля качества», бакалавров по направлению 200100.62 «Приборостроение»

Ижевск 2010

УДК 658(07)

ББК 74.580.252.4

Составитель П.Ю. Садилова, канд. мед. наук, доц.,

К.В. Гасников, канд. мед. наук, доц.

Рецензент О. В. Муравьева, доктор тех. наук, проф.

Рекомендовано к изданию на заседании кафедры «Приборы и методы контроля качества» ИжГТУ 14.10.2010 г.

СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЫ И УРОВНЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА: Методические указания к лабораторной работе №1 по курсу «Основы анатомии, физиологии и биофизики» для студентов специальности 190200 «Приборы и методы контроля качества», бакалавров по направлению 200100.62 «Приборостроение» / сост. П.Ю.Садилова, К.В.Гасников. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2010. – 48 с.

УДК 658(07)

 П.Ю. Садилова, К.В.Гасников, составление, 2010

 Издательство ИжГТУ 2010

1.1. Цель работы:

Ознакомиться с различными методами измерения физической работы и уровня работоспособности человека, изучить принципы определения физической работоспособности, провести экспериментальное исследование физической работоспособности на примере теста PWC₁₇₀.

1.2. Теоретическая часть

ЭРГОМЕТРИЯ (греч. ergo работа + metreō мерить, измерять) - совокупность методов и приёмов измерения физической работы и уровня работоспособности человека путём регистрации его мышечной работы с помощью специальных приборов - эргометров и эргографов.

В клинической практике распространение получили велоэргометрия - измерение работы, совершаемой при вращении педалей неподвижного велосипеда, и тредмилэргометрия - измерение работы, совершаемой при ходьбе или беге по движущейся дорожке (тредмиле).

В эргометрию включают также определение силы отдельных групп мышц, для чего используют динамометры.

Дозированная мышечная работа на эргометре с одновременным электрокардиографическим и клиническим наблюдением позволяет определить физическую работоспособность обследуемого, оценить уровень приспособительных возможностей организма, функциональные резервы организма.

Эргометрия используется, в частности, в качестве нагрузочного функционального теста для выявления скрытых и ранних форм ишемической болезни сердца, клинические симптомы которых возникают только при физической нагрузке, а также в качестве контроля за эффективностью медикаментозной терапии. Можно определять порог переносимости той или иной физической нагрузки, превышение которого ведёт к развитию клинических (одышка, утомляемость, тяжесть в ногах) и электрокардиографических признаков ишемии миокарда. Как относительно простой и информативный метод - эргометрию широко применяют также в спортивной, авиационной и др. областях медицины.

Существует много способов определения работоспособности человека. Принцип измерения основан всегда на простой физической зависимости: работа есть произведение мощности на время. Достаточно задать один из этих параметров, измерить второй и вычислить третий. В итоге, мы получим исчерпывающую характеристику работоспособности.

Предположим, мы задаем человеку фиксированную мощность работы (например, скорость бега или частоту вращений педалей велоэргометра) и заставляем человека крутить педали велоэргометра. Тогда время, в течение которого человек сможет поддерживать заданный нами режим работы, и будет показателем его работоспособности. Зная время и зная мощность (скорость), мы легко можем вычислить и общий объем работы (дистанцию), что и будет считаться показателем его работоспособности. Данный способ чаще всего используется в диагностических целях врачами и физиологами.

Возможен и иной способ. Мы задаем человеку уже не мощность, а, напротив, объем работы (дистанцию). Далее мы опять регистрируем время и на основании этого легко можем рассчитать среднюю мощность (скорость). Этот способ измерения работоспособности наиболее близок к условиям проведения спортивных соревнований: ведь там, как правило, задается дистанция, и нужно преодолеть ее с наивысшей доступной спортсмену скоростью.

Третий способ (тест Купера), получил широкое распространение благодаря простоте выполнения. Он состоит в том, чтобы за определенное время измеряется объем работы (дистанционно). Это тест для оценки качества выносливости, которое как раз и характеризует работоспособность. Тест Купера это 6-минутный или 12 - минутный бег позволяют вполне удовлетворительно характеризовать работоспособность человека, измерять предельные возможности его энергетических систем. Эти тесты широко используется в практике, поскольку позволяют объективно контролировать собственное состояние и следить за его сдвигами в зависимости от тренировки, утомления и лечения т.д.

Примером эргометра служит тормозной велосипед (велоэргометр). Итак, считаем количество оборотов колеса педалей (S), задаем определенную силу (F), вычисляем работу А.

А=F*S

Единицей измерения работы является 1 Дж (в системе СИ) или киловатт-час.

Работа, совершаемая за единицу времени называется мощностью или W=A/t (W=Fv).  По последней формуле можно определить мощность коротких интенсивных движений (ударов по мячу, боксерских ударов и других ударных действий), когда механическую работу определить трудно, но можно измерить силу и скорость. Единица измерения мощности по системе СИ - Джоуль/секунду, 1 ватт или лошадиная сила.

Тест PWC - один из основных тестов, определяющих физическую работоспособность. Смысл этого теста заключается в определении мощности физической работы, которая является предельной для нормального функционирования сердечно-сосудистой системы. Соответственно, чем выше результат теста, тем большую нагрузку можно выполнять без вреда для здоровья.

Этот тест был разработан в Каролинском университете в Стокгольме Шестрандом в 50-х годах. Тест предназначен для определения физической работоспособности спортсменов. Наименование PWC происходит от первых букв английского термина, обозначающего физическую работоспособность (Physikal Working Capacity).

Физическая работоспособность в тесте PWC₁₇₀ выражается в величинах той мощности физической нагрузки, при которой частота сердечных сокращений достигает 170 уд/мин. Выбор именно этой частоты основан на следующих двух положениях. Первое заключается в том, что зона оптимального функционирования кардиореспираторной системы ограничивается диапазоном пульса от 170 до 200 уд./мин. Таким образом, с помощью этого теста можно установить ту интенсивность физической нагрузки, которая «выводит» деятельность сердечно-сосудистой системы, а вместе с ней и всей кардиореспираторной системы в область оптимального функционирования. Второе положение базируется на том, что взаимосвязь между ЧСС и мощностью выполняемой физической нагрузки имеет линейный характер у большинства спортсменов, вплоть до пульса равного 170 уд./мин. При более высокой частоте пульса линейный характер между ЧСС и мощностью физической нагрузки нарушается.

Физическая работоспособность (ФРС) - это индивидуальная возможность человека совершать механическую работу достаточно долго и без утомления.

Физическая работоспособность, определяемая либо по объему выполненной работы, либо по специальной формуле является количественным методом оценки выносливости. Практически  ФРС - это возможность отдельного человека реализовать потенциальную способность к совершению работы. Поэтому ФРС отражает состояние функциональных систем организма на конкретный момент.