Биомеханика приседаний со штангой – взгляд на упражнение изнутри [Ч №1]

Приветствуем, наши уважаемые читатели! В эту пятницу мы продолжим наполнение цикла “Вектор силы” и остановимся на упражнении приседания со штангой. По прочтении Вы узнаете, какие силы и моменты возникают во время выполнения движения, к каким частям тела приседания предъявляют повышенные требования, а также разберем некоторую исследовательскую сторону. Не факт, что все осилим в одной части, но по ходу дела сориентируемся.

Итак, рассаживайтесь поудобней, мы начинаем.

Биомеханика приседаний со штангой: векторы, силы, моменты

Кто бы мог подумать, что наш новый и достаточно сложный для восприятия цикл придется Вам по вкусу. Конечно, еще рано делать окончательные выводы, но предварительно уже можно сказать, что да, цикл приживается и весьма неплохо. Нашу первую заметку мы посвятили жиму штанги лежа, во второй же поговорим про приседания со штангой. Вообще, стоит сказать, что именно это упражнение является самыми технически сложным и травмоопасным. И чтобы получать от приседа максимальную пользу, желательно взглянуть на него со стороны, а точнее - изнутри. Этим самым действом мы сегодня и займемся.

Примечание:
Для лучшего усвоения материала все дальнейшее повествование будет разбито на подглавы

Приседания со штангой: силы

F=[m]х[a] – такова формула силы, рассчитываемой в Ньютонах. 1 H - это сила, необходимая для ускорения 1 кг массы со скоростью 1 м/сек2. Если Вы решили приседать и снарядили штангу весом 150 кг (массовая составляющая силы), то она будет прилагать 150х9,8 м/сек2 (ускорение свободного падения, константа) = 1470 Н силы на Ваше тело. Чтобы переместить вес вверх, Вам нужно преодолеть 1470 Н силы.

Чем больше вес, тем больше прилагаемая сила, тем бОльшую перегрузку испытывают Ваши “элементы” тела. Поэтому, с точки зрения сохранности организма и долголетия в спорте, более щадящим вариантом являются приседания с гантелями.

Примечание:

С точки зрения биомеханики силы в суставах и на различных костях отличаются. Разные стойки (в т.ч. положение грифа на трапециях) или захваты штанги (уже, шире) могут сделать приседания более легкими или сложными

Приседания со штангой: моменты

Момент силы определяется как произведение величины этой силы на расстояние до оси вращения рычага (в случае если сила приложена к рычагу перпендикулярно). Для понимания рассмотрим практический пример из жизни.

Вам нужно с помощью гаечного ключа завернуть болт. В таком случае момент силы будет представлять собой следующую картину:

Что касается непосредственно самих приседаний, то, чтобы осуществить движение, мышцы сокращаются, производя линейную силу. С точки зрения моментов Вы в первую очередь пытаетесь создать экстензорные моменты (разгибания) в коленных суставах и бедрах, которые превышают флексорные моменты (сгибания) в этих суставах, налагаемые как весом штанги, так и собственным весом тела. Если атлет генерирует достаточную силу, которая превышает силу, оказываемую штангой на его тело, то он успешно выполняет приседания.

Если рассмотреть (наглядно) приседания с точки зрения моментов/сил, то когда штанга загружается на спину, центр масс падает на ноги, создавая так называемую линию силы. Именно по этой линии все и будет происходить:

Во время приседаний колено будет двигаться вперед, так как бедра будут двигаться назад. Как только колено продвигается вперед (мимо линии силы), возникает момент, то же самое верно для бедер. Сгенерированный момент представляет собой вес штанги, умноженный на расстояние колена (или бедра) от силовой линии.

Подытоживая все сказанное, выведем несколько силовых положений по приседаниям со штангой:

• в приседаниях нагрузка (штанга + вес тела) применяет направленную вниз силу, которая оказывает внешние сгибательные моменты на колени, бедра и внешний момент дорсифлексии (движение, которое мы совершаем, когда, стоя на пятках, отрываем от пола подушечки под пальцами ног) по отношению к лодыжке;
• величина внешнего сгибающего момента, который Вы должны преодолеть, чтобы поднять вес, зависит от двух факторов: самой нагрузки и плеча силы. Обычно люди с короткими конечностями (особенно низа) прогрессируют (по весу) в приседаниях быстрее, чем их длинноконечностные коллеги;
• всего два фактора, которые определяют то, могут ли Ваши мышцы создавать достаточно большие внутренние моменты разгибания, чтобы поднять нагрузку - точки крепления мышц и сила, с которой они могут сокращаться;
• Вы не можете изменить точки прикрепления мышц, поэтому единственным фактором, находящимся в Вашем распоряжении, является увеличение сократительной силы. Два способа делают это: 1) повышение мастерства в приседаниях, чтобы текущая мышечная масса генерировала больше силы во время выполнения движения, 2) увеличение количества мышц (гипертрофия + гиперплазия).

Биомеханика приседаний со штангой: кости, суставы и мышцы, играющие наиболее важную роль в выталкивании веса

Далее по тексту мы разберем некоторые анатомические вопросы, а именно выясним, к каким “элементам” тела приседания предъявляют повышенные требования.

И начнем с…

• Кости/суставы:

№1. Позвоночник

Спинной хребет, образуемый цепью костей/хрящей (24 позвонка), идущих вдоль спины и заключающих в себе спинной мозг. Позвонки поделены на три отдела: 7 шейных позвонков на шее, 12 грудных позвонков, идущих от основания шеи до нижней части грудной клетки и 5 поясничных позвонков, идущих от основания грудной клетки к верхней части таза.

У позвоночника есть три основные кривые: лордотическая кривая (округленная внутрь) для поясничного отдела позвоночника, кифотическая кривая (округленная наружу) для грудного отдела позвоночника и лордотическая кривая для шейного отдела позвоночника. Между каждой парой позвонков есть межпозвоночный диск, который выполняет амортизирующие функции. Они (диски) очень хорошо выдерживают сжимающие силы/компрессионные нагрузки (прижимая друг к другу позвонки вместе в результате воздействия нагрузки, возникновения сдавливающего усилия), но могут иметь некоторые проблемы со сдвиговыми/поперечными усилиями.

В правильном исполнении приседаний, когда верно поставлена спина, не должно быть избыточного количества флексии или экстензии (сгибание/разгибание) позвоночника. Только так спина сможет переносить силу с ног/бедер на гриф.

№2. Таз

Таз представляет собой шесть костей, слитых воедино. Тазовые кости несут на себе ягодичные мышцы, которые  принимают на себя нагрузку от приседаний. У таза, в ключе наших изысканий, есть две особенности: 1) имеется передний нижний подвздошный позвонок/ость, из которого берет свое начало квадрицепс (4 мышцы передней поверхности бедра); 2) имеется ишиальная бугристость, из которой берут свое начало бицепсы бедер и большая приводящая мышца.

Женский таз (не у всех) анатомически более расширен в сравнении с мужским, что на практике, т.е. в отношении приседаний, должно выливаться в формирование более устойчивой опоры. Т.е. женщинам с расширенным тазом приседать будет проще (в плане устойчивости, жесткости конструкции), чем их “узкотазым” коллегам женщинам или мужчинам.

В зависимости от того, какой у женщины таз, её пояснично-крестцовый ромб (ромб Михаэлиса) будет иметь разный вид:

№3. Бедренная кость

Бедренная кость – кость, простирающаяся от точки таза до колена. Есть четыре основные части бедренной кости: головка, шейка, ствол и мыщелки.

Примечание:

Перелом шейки бедра – наиболее частая проблема у женщин возраста 40+, активно занимающихся спортом (и не только). Факторов такого развития событий множество. В ключе занятий силовым фитнесом - это частое выполнение приседаний и жимов ногами лежа с достаточным отягощением

Вниз по ноге бедренная кость встречается с коленом, которое имеет 4 основные связки: передняя крестообразная связка (ACL), задняя крестообразная связка (PCL), медиальная коллатеральная связка (MCL) и латеральная коллатеральная связка (LCL).

Бедра и колени (как связки, так и сами чашечки/мениски) во время приседаний испытывают колоссальные нагрузки. Поскольку у женщин кости более хрупкие, а коленные связки более слабые по сравнению с мужчинами, то их не стоит перегружать, выполнять соответствующие упражнения, в том числе и силовые приседания со штангой, чаще 1-2 раз в неделю.

Стоит иметь ввиду, что длина бедренной кости накладывает существенный отпечаток на механику приседаний. Т.е. люди с разной длиной конечностей (в частности бедренной кости) должны приседать по-разному. Что значит длинная бедренная кость? Это значит, что значение отношения “длина бедра к торсу” у Вас высокое/большое или высокое/большое соотношение бедренной к короткой большеберцовой кости.

Приседания с длинной бедренной костью могут привести к травме нижней части спины.

Итак, если Вы имеете длинную бедренную кость и короткий торс, то в приседаниях:

• используйте более широкую (чем обычные люди) постановку ног;
• направляйте бедра в стороны (внешнее вращение);
• подкладывайте под пятки блины.

Все указанные советы меняют рычаги и равномерно распределяют вес между нижней частью спины, коленями и ногами. Таким образом, никакой “элемент” не перегружен больше, чем другие.

№4. Тибия и Фибула

Большеберцовая и малоберцовая кости - кости низа ноги, простирающиеся от колена до лодыжки. Могут не вписываться по длине в анатомические стандарты, быть короче или длиннее. В таком случае механика приседаний также изменяется (отличается от классики).

№5. Тазобедренный сустав

Бедро - это шарнирное соединение, что означает его движение во всех плоскостях. В приседаниях важен диапазон движения (чем больше, тем лучше) и на это влияют: анатомические особенности таза, тазобедренного сустава, бедренной кости, а также способности низа к растяжке (хороший отклик). Именно это будет определять качество (в т.ч. глубину) Ваших приседаний.

№6. Коленный сустав

Является шарнирным соединением, что означает, что он в первую очередь выполняет сгибание (например, сгибание ног лежа в тренажере) и разгибание (например, разгибание ног в тренажере). Коленная чашечка, маленькая косточка в передней части колена, усиливает рычаг квадрицепсов, чтобы вытащить большеберцовую кость для осуществления разгибания колена.

Примечание:

Коленный сустав у женщин много слабее, чем у мужчин, посему не рекомендуется в один день нагружать его тяжелыми приседаниями и другими упражнениями на разгибание/сгибание. С точки зрения долголетия коленей целесообразно использовать не более трех упражнений на них в тренировку, причем отстоящих друг от друга на одно любое другое движение. Пример: 1) разгибание ног сидя, 2) румынская тяга с гантелями, 3) приседания со штангой, 4) подъемы на носки стоя, 5) сгибание ног лежа

№7. Лодыжка

Лодыжка может вращаться и изгибаться в стороны. В ключе приседаний для нас важно только подошвенное сгибание и дорсифлексия (отрыв подушечек пальцев от пола). Хорошая подвижность лодыжки часто может компенсировать нестандартную анатомию человека и позволить правильно выполнить присед.

Теперь, подытоживая сказанное по суставам, давайте перенесем наш анатомический опус в практическую плоскость, т.е. посмотрим, как анатомия работает именно в приседаниях.

Правильно приседать это значит приседать в соответствии со своей антропометрией, длинной конечностей, пропорциями тела. Именно эти пропорции диктуют, какие мышцы будут забирать не себя бОльшую часть работы. Для некоторых присед будет работать как “качатель" квадрицепсов, для других - ягодиц, бицепсов бедер.

Далее в упрощенном схематичном виде приведем некоторые варианты движения всех узлов тела при выполнении приседаний в зависимости от исходных пропорций человека.

Если Ваша большеберцовая кость короче по сравнению с бедренной костью (рисунок 1), Ваше тело будет диктовать наклоняться вперед, в то время как Ваши колени не могут идти вперед. Таки образом, большая часть нагрузки будет приходиться на низ спины, а не квадрицепсы. С другой стороны, если Ваша большеберцовая кость больше/длиннее Вашей бедренной кости (рисунок 2), тогда Вы почувствуете большую нагрузку на колени, и приседания будут работать на квадрицепсы.

Если с костями в плане длины у Вас все в порядке, т.е. они находятся в некой пропорции м/у собой (одна не разительно больше/меньше другой), то приседания тоже можно настроить на проработку той или иной части ног. Например, чем дальше колено продвигается вперед (глубже присед, попа в пол), тем бОльшая нагрузка приходится на переднее бедро, качается квадрицепс (также больше веса будет влиять на Ваши коленные суставы, подколенные связки). И наоборот, если Ваше колено продвигается вперед лишь на небольшое расстояние (небольшая глубина приседа), то Ваши задние бедра и спина возьмут на себя бОльшую часть нагрузки (качается бицепс бедра, ягодицы).

Теперь пройдемся по мускулатуре.

• Мышцы:

№1. Разгибатели спины

Прикрепляются к верхней части таза, ребрам и позвоночнику, и когда они сокращаются, происходит разгибание позвоночника. Каждая отдельная мышца пересекает только несколько позвонков, поэтому необходимо отслеживать силу каждого региона спины. Другими словами, дружба с приседаниями начинается с улыбки укрепления и развития верха, середины, низа спины.

№2. Мышцы кора

Это общий термин для всех мышц между шеей и бедрами, которые помогают поддерживать туловище, отвечают за стабилизацию таза, бедер и позвоночника и формируют жесткий опоясывающий живот корсет. К мышцам кора относятся (основные):

• косые мышцы живота;
• поперечная мышца живота;
• прямая мышца живота малые;
• средние ягодичные мышцы;
• приводящие мышцы;
• мышцы задней поверхности бедра;
• подостная мышца;
• клювовидно-плечевая мышца.

Важна развитость именно комплекса (а не отдельно взятой) мышц. Они должны быть способны создавать достаточное напряжение, чтобы оказывать поддержку разгибателям спины в поддержании и стабилизации позвоночника. Косая, поперечная и прямая мышцы помогают диафрагме и мышцам тазового дна в создании и контроле внутрибрюшного давления.

Примечание:

Чем больше вес в приседаниях, тем сильнее должен быть пресс и мышцы кора. Т.е. условно, если Вы приседали с весом 50 кг и хотите поднять его до 75, ноги это могут позволить сделать, но пресс не в полной мере. Используйте в упражнениях на пресс дополнительные отягощения (например, блины) и увеличивайте время стояния в планке (минимум 90 сек для женщин и 180 сек для мужчин)

№3. Большая ягодичная

Gluteus maximus это самый сильный разгибатель тазобедренного сустава. Крупные мощные ягодицы крайне важны для выполнения приседаний. Многие барышни придя в зал сразу начинают качать ягодицы, залезая в присед - это в корне неверно. Развивая через специальные целевые упражнения ягодицы, мы помогаем себе в приседаниях. В приседаниях важна массовая составляющая силы (вес штанги), 10-15 кг не заставят Ваши ягодицы расти. А чтобы поднимать серьезные веса, нужно довести все движители (в т.ч. ягодицы) приседаний до нужных силовых и массовых кондиций.

Вывод: развитость большой ягодичной мышцы важна в приседаниях со штангой, но она не нарабатывается ими.

№4. Задняя поверхность бедра

Три основные мышцы, ее образующие – бицепс бедра (две головки), полусухожильная и полуперепончатая. Решающее значения из всех трех в приседаниях имеет бицепс бедра, причем длинная головка. От ее силы и развитости зависит легкость преодоления фазы разгибания (выход наверх из нижней точки). Самым простым упражнением локального воздействия являются сгибания ног стоя и лежа.

№5. Большая приводящая

Из всех аддукторов самым важным является adductor magnus, часто называемый четвертое подколенное сухожилие. Он является мощным разгибателем тазобедренного сустава. В большинстве своем, когда дело касается подтягивания под приседания отстающих мышц, речь идет о ягодицах и бицепсах бедер. Однако, согласно последним научным исследованиям (Andrew Vigotsky, Megan Bryanton, American Society of Biomechanics 40th Annual Meeting, At North Carolina State University, США 2016) бОльшим потенциалом разгибания (производит бОльший момент) тазобедренного сустава обладает большая приводящая мышца.

Вывод: чтобы эффективней выходить из нижней точки приседа прорабатывайте мышцы ног в такой последовательности (первая позиция – самые значимые): 1) большая приводящая, 2) ягодицы, 3) бицепс бедра.

№6. Квадрицепс

Четырехглавая мышца бедра – одна из самых крупных мышечных групп ног. Мощные квадрицепсы позволяют осуществлять как “прием” веса штанги, так и проводить его мощный вынос на верх (фаза разгибания). В зависимости от постановки ног в приседаниях можно сместить акцент на ту или иную головку/часть квадрицепса. Самым простым упражнением для развития переднего бедра является разгибание ног сидя в тренажере. Меняя положение стоп и носков, можно охватить разные его головки.

№7. Мышцы голени

Икроножные и камбаловидные мышцы выполняют роль подошвенных сгибателей и “вставляются” в пятку через ахиллово сухожилие. В тренажерном сообществе новичков (и не только) бытует мнение, что голень качать совсем не обязательно, т.к. эти мышцы находятся в постоянной работе, поскольку человек активно ходит. Это не так - прорабатывать эти мышцы нужно, особенно девушкам, любящим каблуки. Все дело в том, что обувь с каблуком более 3 см повышает нагрузку на носки (при высоте каблука 6 см около 70-75% веса тела приходится на передний отдел стопы). Частое их ношение приводит к эквинусу – невозможности без болей разогнуть стопу. В приседаниях важна устойчивость и подошвенная гибкость, сильные мышцы голени помогают выталкивать тело наверх. Женщины, которые носят на работе каблуки и ходят в зал, по указанным двум пунктам находятся “в пролете” – у них не гибкая стопа, а в голени нарушена микроциркуляция крови.

Вывод: развитые икроножные и камбаловидные мышцы оказывают существенную поддержку мышцам ног в преодолении мертвой точки в приседаниях.

Собственно, анатомическую часть наконец-таки разобрали. Ауууу! Вы еще тут? Или я сотрясаю воздух вхолостую? :)

Если помните, в начале статьи высказывалось предположение, что повествование может затянуться. Так оно и случилось. 2600 слов, а мы только в одном глазу. Посему предлагаю перенести оставшееся во вторую часть и таки добить тему в следующую пятницу.

Послесловие

"Биомеханика приседаний со штангой" открыли наш новый цикл “Вектор силы” и мы посмотрели на них изнутри. Правда, пока не до конца, но обстоятельно. Продолжим уже совсем скоро, ждем-с!

PS: вторая часть

Cкачать статью в pdf>>