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横浜みなとみらいパーソナルジム 記事まとめpart61

2019/04/30
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○筋の力学的パワー

筋肉の性能をフルに発揮させるというエンジニア的な観点から負荷の設定を考えると最大筋力の30~35 %の負荷が最も効率的です。



物が動かないと、筋肉が仕事をしたことにならない前項では筋肉の動的特性としてのカ-速度関係について説明しました。



今回は、その関係から導き出される力学的パワーについて説明します。



実際の運動パフォーマンスにおいては、このパワーというものが非常に重要な意味をもってきます。



物を持ち上げる(動かす)という行為は、筋肉の働きとしてはアイソメトリック(等尺性収縮)からコンセントリック(短縮性収縮)の領域です。



力を出していてもギリギリ負荷が持ち上がらないところが等尺性最大筋力に等しいカになり、負荷が軽くなるに従って徐々に持ち上げるスピードが上がってくる。



そこでは筋肉がコンセントリックな収縮をしているわけですね。



尺性最大筋力を発揮しているときは速度がゼロですから、筋肉はエネルギーを使っていませカは出しているけれども仕事をしていない、学的な観点で言うと奇妙な状態になっています。



力学的な観点だけで考えると、いくらやっても疲れない状態でもあるということになります。



一方、コンセントリックの領域では、筋肉が出している力と、どのくらい物を動かすかという距離によって仕事の大きさが決まります。



同じ力を作用させて一定の距離を動かす場合、筋肉がなす仕事は「力×距離」という式で求められます。負荷が重ければ重いほど筋肉の仕事は大きくなり、軽くなればなるほど小さくなる。



そして最終的に負荷がゼロになって最大速度き出しているときは、速度は大きくても力がゼロなので、やはり仕事はゼロということになります。



つまり、力を発揮して物き動かさないと、筋肉は仕事をしたことにならないわけです。



パワーのピークは最大筋力の30~35 %です。



では、筋肉の力学的パワー(仕事率)を求めてみましょう。パワーとは1秒間当たりに筋肉がどのくらい仕事をするかということですから、最も単純な計算式は力×距離÷時間になります。



仮に筋肉が出す力が一定だとすると(等張力性条件)、カは時間に依存せずに一定になるので、カ× (距離÷時間)。

距離÷時間は速度ですから、パワー=カ×速度ということになります。



等尺性最大筋力を発揮しているときは、カは最大でも速度がゼロなのでパワーもゼロ。



また、無負荷最大速度のときは、力がゼロなのでパワーもゼロになります。



動作に関わる筋肉が増えて複合関節動作になると話は複雑になるのですが、肘を曲げる、膝を伸ばすといった単関節動作においてはカ-速度関係はきれいな双曲線になり、そこからパワーを導き出していくと最大筋力の30~35 %くらいの力を出しているときにパワーがピークになることがわかります。



これは、ほとんどすべての筋肉に共通している特性です。



○筋肉の性能をフルに発揮させるには?



筋肉というモーターを最も効率よく使う、筋肉の性能きフルに発揮させるというエンジニア的な観点から負荷の設定を考えると、それは最大筋力の30~35 %の負荷ということになります。



例えば、自転車で速く走ろうとする場合は、最大筋力の30~35 %になるようなギアを選ぶのが、最も効率的といえます。



パワーが大きいということは、筋肉が一定時間にたくさん仕事をするということ。これは「筋力発電」のような話に例えるとわかりやすいでしょう。



省エネを狙って、自転車をこぐことで自宅の電力をまかないたいと考えたとしましょう。



ピーク電力を高くしたい場合は、ペダルの重さをこぐ人の最大筋力の30~35 %になるように工夫すればいいわけです。



ギアを軽くしてスピードを高めすぎてもダメですし、逆にギアを重くしてゆっくり力を出すようにするのもダメ。

3分の1くらいの力が一番いいのです。



本日もご観覧頂きありがとうございました。