目前世界上最快的短跑运动员是拉蒙特·马塞尔·雅各布斯(Lamont Marcell Jacobs),他以9秒80的成绩赢得了奥运会男子100米短跑金牌。你可能会惊讶地发现,雅各布斯和其他精英运动员所展示的大部分爆炸性力量不是来自他们的肌肉,甚至不是来自他们的头脑,而是来自其他地方。
肌肉很重要,但真正的秘密是利用训练和技术以最好的方式储存和再利用弹性能量——这意味着充分利用你的肌腱。通过了解这种力量是如何产生的,我们可以帮助人们行走、奔跑和步入老年,以及在受伤或生病后如何再次行走。
肌肉非常有力。人类小腿肌肉的平均重量不到1公斤,但可以举起500公斤的重物。在某些情况下,我们的小腿肌肉甚至可以承受接近一吨(1000公斤)的重量!
但是肌肉有一个主要的性能问题是:当它们高速收缩时,它们不能产生太多的力量。事实上,当我们以最快的速度运动时,肌肉在理论上根本不能收缩到足够快来帮助我们,那么,我们是如何移动得如此之快的呢?
肌肉强壮,但动作缓慢
肌肉的大部分力量是通过两种蛋白质的相互作用产生的:肌动蛋白和肌凝蛋白。长肌凝蛋白丝的旋转球状头部区域附着在杆状肌动蛋白上,带动肌动蛋白快速移动,就像桨产生力量在水中拖着船一样。肌动蛋白和肌凝蛋白丝形成强大的微型马达。
数万亿这样的微型马达加在一起,就构成了我们每天上楼、提购物袋或打开罐子盖子所需要的巨大力量。
肌凝蛋白的头部只有20纳米长。它是如此之小,以至于没有必要将它的大小与人类的头发进行比较,因为它甚至连并排放置的几个DNA分子都很难交叉。
因为它很短,每次划水只拉动肌动蛋白一小段距离,大量的划水需要使肌肉缩短任意距离。这就像在汽车或自行车上使用第一档上坡一样——对力量有好处,但对速度没有好处。
肌肉收缩得越快,每个肌凝蛋白附着在肌动蛋白上的时间就越少,这就进一步减少了力。在一定的收缩速度下,肌肉根本不能产生任何力量。
我们可以测量运动员在跑步和跳跃时产生的力量,我们可以根据肌肉的大小和它所含纤维的类型来估计肌肉应该产生的力量。当我们比较这两个数值时,我们发现肌肉产生的能量甚至不及短跑或垂直跳跃时的一半。而在举臂投掷中,肌肉只能产生总力量的15%。
能量回馈系统
那么,如果肌肉不能产生高速移动身体的力量,那么这种力量从哪里来?像地球上大多数其他动物一样,人类利用一种“能量返回系统”: 一种可以储存能量并在需要时迅速释放能量的东西。
我们的能量回收系统是由一个相对较长的,有弹性的肌腱连接在强壮的肌肉上。当肌肉产生力量时,拉伸肌腱,储存弹性能量。肌腱随后的反冲产生的力量远远超过我们的肌肉。我们的肌腱是功率放大器。
我们可以使用几种技术来增加能量储存。最重要的是,首先向你想要的动作的相反方向移动(“反动作”),这样当正确的动作开始时,肌肉力量已经很高了。我们大多数人在年轻的时候就学会了这个策略,当我们在向上跳之前第一次向下,或者我们在向前挥拍之前向后拉球拍或网拍。
我们使用的技术是最大限度地发挥我们的弹性潜力的关键,奥林匹克运动员花了数年的时间来优化它。
更硬或拉伸得更远的肌腱会储存更多的能量,然后以更大的力量反冲。在跑步过程中,最大的力量产生在踝关节,所以短跑运动员和最好的耐力运动员的跟腱比我们凡人更硬是有道理的。
它们也有肌肉力量来拉伸它们。我们还没有准确地测量运动员肩部肌腱的硬度,但我们可以假设他们的构造相似。
如何能改进我们的能量回馈系统
储存和释放弹性能量的能力部分取决于基因,但这也是我们可以通过训练来提高的。训练不仅可以提高你的技术,强度训练和其他方法也可以使你的肌腱更僵硬。
随着我们从童年成长到成年,我们学会了更好地利用弹性能量,以产生更多的能量,并更有效地利用它。随着年龄的增长,我们的肌腱硬度和能量输出会下降,我们需要更多的能量来移动。
跟腱硬度较低的人行走速度较慢。由于行走速度与老年人的死亡率和发病率密切相关,保持肌腱僵硬可能对我们的健康和长寿很重要。
在行走、奔跑和跳跃时,最大的力量产生于踝关节。这对运动员来说是一个重要的目标,对任何想要随着年龄增长而保持步行能力的人来说也是如此。
保持脚踝肌肉状态的好方法包括在台阶上提小腿、下蹲提小腿,以及只要有机会就上山下山。
如果你喜欢运动,你甚至可以加入健身房,享受各种方法来加强你的小腿和跟腱,以及许多其他肌肉。
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