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パワーの限界

筋肉は自動車のエンジンのようなもの

FIg(1)

歩いたり、走ったり、滑ったり、泳いだりしたとき、ヒトの筋肉は自動車 のエンジンの働きをします。自動車が速く走るとき、エンジンのパワー(馬 力)は高くなります。ヒトが運動するときも同じです。オリンピックに出場す るような優れた選手たちは、筋肉の発揮するパワーが高いといえます選手の練 習やトレーニングの目的は高度な運動のわざ(技術)を身につけることと、筋肉のパワー発揮能力を高めることです。(図1)


Car engine and Human muscle

FIg(2)

ところで、陸上の短距離選手は100mを10秒で走ってしまいます。その倍の 200mでは時間は2倍よりわずかに短くなります。ところが、400mになると記 録は4倍の40秒より長くなってしまいます。1500mになるともっと記録は落ち てしまいます。このように、距離が長くなればなるほど速く走れなくなりま す。走る速さが選手の発揮しているパワーに比例すると考えると距離が長くな るにしたがってパワーは落ちてしまいます。(図2)

これは、スピードスケートや水泳でも同じです。スピードスケートの記録と 距離の関係をみてみましょう。(図3)


Relation between duration and speed decrease in running

Fig(3)


Relation between duration speed decrease in skating

筋肉の働きとエンジンのちがい

距離が長くなるほど運動の時間も長くなります。筋肉のパワーは運動の時間 ,が長くなるほど減ってしまいます。これは私たち動物の持っているエンジンと しての筋肉が車のエンジンと大きく異なる点です。時速100kmで走る自動車は ガソリンがなくなったり、故障したりしない限り、いつまでも同じ速度で走り 続けられます。しかし、動物の筋肉ではそうはいきません。人の発揮するパワ ーは、時間が長くなればなるほど落ちてしまうのです。

筋肉が使う燃料は?

Fig(4)

からだのエンジンの役目をする筋肉は、ATPと呼ばれる物質を燃料として使 います。ATPはからだの中にほんの少ししかなく、全力で運動すると10秒程度でなくなってしまいます。それより長い時間の運動では別のエネルギー源を利用してATPをつくります。それは、グリコーゲンと呼ばれます。グリコー ゲンからATPを作るときに乳酸という物質ができます。筋肉の中に乳酸が増 えてしまうと筋肉は力を発揮することができなくなります。腕立て伏せを何度 も続けるといくら頑張ってもだんだん力が出なくなるのはこのためです。このとき、腕の筋肉の中には乳酸がたまっているのです。


Three types of muscle energy resources

酸素を利用する場合、酸素を利用しない場合

Fig(5)

呼吸によって口や鼻から空気中の酸素を体内に取り込むと、酸素によって乳 酸を水と炭酸ガスに分解することができます。十分な酸素があると乳酸が発生 しないので長い時間運動ができるようになります。しかし、その時のエネルギ ーのできる量はわずかなのでパワーも小さくなっています。  十分な酸素がないまま、乳酸を筋肉内にためこむのと引き替えに発揮される パワーを、「無酸素性・乳酸性パワー」と呼びます。酸素を利用しながら発揮 されるパワーは「有酸素性パワー」と呼びます。(図4)(図5)


Duration of exercise and type of muscle power resources

主催: IOC医事委員会バイオメカニクス・スポーツ科学専門委員会
企画・構成: 冬季スポーツ科学研究会
執筆者: 池上康男(名古屋大学)