Kas Kuvveti - SABİS - Sakarya Üniversitesi

Kuvvet
Dr. Murat Çilli
Sakarya Üniversitesi
Beden Eğitimi ve Spor Yüksekokulu
Antrenörlük Eğitimi Bölümü
Referanslar:
Bompa,
Dick,
Dündar,
Fox,
Harre,
Letzelter,
Matveyev
Hazir T.
Aşçı A.
Kas Kuvveti
Hollman’a göre kuvvet; bir dirençle karşı karşıya kalan kasların,
kasılabilme yada bu direnç karşısında belirli bir ölçüde dayanabilme
yeteneğidir.
Kuvvet, içsel (kassal vb.) ve dışsal (yerçekimi kuvveti, sürtünme
kuvveti vb.) dirençleri aşmayı sağlayan sinir-kas yeteneği olarak
tanımlanabilir.
Sporcunun ulaşabileceği en yüksek kuvvet (Fmak)
hareketin
mekaniksel özelliğine (harekete katılan kas gruplarının büyüklüğü ve
sayısı) ve ilgili kas gruplarının kasılma büyüklüğüne bağlıdır. Kuvvet,
yön, büyüklük ya da uygulama noktası tarafından belirlenebilir.
Net kuvvet; “bir kasın gerilme ve gevşeme yoluyla bir dirence karşı
koyabilme özelliği olarak ifade edilir.
Kuvveti Etkileyen Faktörler
Morfolojik-Fizyolojik
Faktörler
Motivasyonel
Faktörler
Koordinatif
Faktörler
İntermuscular
(kaslararası)
koordinasyon
İntramuscular
(kasiçi)
koordinasyon
Morfolojik-Fizyolojik Faktör:
Sporcunun antropometrik ölçüleri, kas metabolizması gibi özellikleridir.
Koordinatif Faktör:
Morfolojik ve fonksiyonel yeteneklerin İşbirliğini kapsar.
İntermüskular (kaslar arası)koordinasyon, bir harekete katılan
kasların birbiri ile etkileşim halinde olmasıdır.
İntramüsküler (kas içi) Koordinasyon, ise bir kastaki Bireysel
liflerin birbiriyle senkronize etkileşimidir.
Motivasyonel Faktör:
Sporcudaki motivasyon sporcunun kuvvetini en iyi biçimde
kullanmayı sağlar.
• Isometric Actions
• Isotonic Actions
– Concentric
– Eccentric
• Isokinetic Actions
İzometrik veya farklı hızlarda dinamik kas kasılmalarına bağlı
olarak ortaya koyulan kuvvet, üç ana başlıkta sınıflandırılabilir
1- Maksimum kuvvet
2- Kuvvette devamlılık
3- Çabuk kuvvet.
Maksimum Kuvvet
Sinir-kas sisteminin istemli bir kasılma sonucu ortaya
çıkardığı en büyük kuvvettir.
Maksimum kuvvet, dış direnç ile bu dirence karşı uygulanan
kuvvetin eşit olması durumunda maksimum izometrik kuvvet
(MİK) olarak adlandırılırken; konsentrik bir kasılma ile
yerçekimine karşı ortaya koyulan en yüksek kuvvet de
dinamik maksimum kuvvet (DMK) veya bir tekrarda
kaldırılabilen maksimum kuvvet (1TM) adını alır.
Kuvvette Devamlılık
Uzun süreli birçok kez tekrarlanan kasılmalarda sinir-kas
sisteminin yorgunluğa karşı koyabilme yetisidir.
Bu özelliğe yönelik dinamik olarak planlanan birçok ağırlık
antrenmanı yönteminin temel hedefi, istemli olarak uygulanan
düşük hareket hızı ile fizyolojik kas kesit alanının diğer bir değişle
kas hipertofisinin arttırılmasıdır.
Çabuk Kuvvet (Güç)
Sinir-kas sisteminin yüksek hızda bir kasılmayla dış dirençleri
yenebilme yeteneğidir. Sinir-kas sistemi, kasın elastik ve kasılabilir
elemanlarının refleks sistemiyle birlikte çalışmasıyla hızlı bir
yüklenme ve tepkiyi kabul eder ve uygulayabilir.
Başlama kuvveti, bir tekniği başlatmak için gerekli olan kuvvet
olarak tanımlanır ve yaklaşık olarak ilk 30milisaniye içerisindeki
kuvvet üretimi anlamına gelir.
Patlayıcı kuvvet, kısa bir süre içerisinde kasın konsantrik bir
kasılma ile yüksek miktarda kuvvet uygulayabilmesi olarak
tanımlanır.
Elastik kuvvet, kasın eksantrik kasılmasının hemen arkasına
konsentrik bir kasılma ile sergilemiş olduğu, kısa süre içerisinde
yüksek miktarda kuvvetin hızlı bir şekilde uygulanmasıdır.
KUVVETİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER
Kas Fibril Tipi
Kas, ne kadar hızlı kasılabildiğine ve bu kasılmayı ne kadar
sürdürebildiğine bağlı olarak temelde iki sınıflamaya ayrılır. Bu
sınıflandırma her kas hücresinin biyokimyasal ve performans
özelliklerine dayanmaktadır. Dolayısıyla, insan vücudunda
bulunan kas fibrilleri hızlı kasılgan ve yavaş kasılgan olarak iki
kategoride incelenir. Hızlı kasılan fibriller aynı zamanda hızlıglikolitik ya da Tip IIb fibrilleri olarak; yavaş kasılan fibriller, yavaşoksidatif veya Tip I fibrilleri olarak tanımlanırlar.
Yavaş kasılan (Slow Twitch-ST)
Motor nöronları incedir ve 10 ile 180 fibril uyarır.
Maksimal kuvvet üretimi sırasında uyarı frekansı Tip I fibrillerde en fazla
40 / saniye civarındadır. Maksimal kuvvet oluşumu sırasında MİK’nın
1/3–¼’üne kadar sadece ST’ler devreye girer. FT’ler ancak daha fazla
kuvvet gerektiren kasılmalarda aktive olur. Aşağıdaki özelliklerin çoğu
sürekli bu düşük uyarı frekansı ile uyarılma/kasılmadan kaynaklanır (Tip
II fibrillerde 80-100/saniye civarında olabilir)
Hücre çapları hızlı kasılan (FT) fibrillerin yarısı kadardır.
Kapillarizasyon daha fazladır, dolayısıyla kanlanmaları fazladır. Böylece
kas ve kan arasında daha iyi bir oksijen karbondioksit alışverişi ve daha
etkin bir enerji kaynağı (karbonhidrat ve yağ asidi) alımı gerçekleşir.
Kırmızı görünmelerinin nedeni kanlanmanın daha fazla olmasıdır.
Yüksek miktarda miyoglobin (oksijeni kas hücresi membranından
mitokondri’ye taşıyan madde), bol miktarda mitokondri içerirler.
Oksidatif enzim aktiviteleri yüksektir (Yağları ve karbonhidratları okside
etme kapasiteleri daha fazladır). Trigliserit içeriği daha fazladır. Bu
sebeplerle oksidatif (aerobik) kapasiteleri yüksektir.
Miyozin ATPaz enzim aktivitesi düşüktür. Bu durum yavaş çapraz
köprü oluşumu ve yavaş hamle vurumuna neden olur. Yavaş
kasılmasının bir nedeni de budur.
Glikojen içerikleri Tip II (FT) fibril tipleriyle aynıdır. Glikolitik enzimleri
azdır (örneğin glikolizin anahtar enzimi olan PFK: fosfofruktokinaz
aktivitesi FT fibrillere göre oldukça düşüktür. ATP ve CP (kreatin fosfat)
yıkımını sağlayan enzimlerin aktiviteleri ise FT’lerin yaklaşık 1/3’ü
kadardır. Bu sebeplerle Glikolitik (anaerobik) kapasiteleri düşüktür.
Yorgunluğa dayanıklıdırlar.
Fazla güç üretemezler. (Uyarı frekansı düşüklüğünden ve buna bağlı
olarak hücre içi özelliklerin uygun olmamasından dolayı)
Postür için önemlidirler.
Maraton koşucularının ST oranı % 50-95 civarı ve ortalaması da %
80’dir.
Hızlı kasılan (Fast Twitch-FT)
Motor nöronları kalındır ve 300 – 800 fibril uyarır.
Maksimal kuvvet üretimi sırasında uyarı frekansı Tip II fibrillerde 80100 /saniye civarına kadar çıkabilir. Maksimal kuvvet oluşumu
sırasında MİK’nın 1/3–¼’ünden sonra işe katılırlar. Aşağıdaki
özelliklerin çoğu sürekli yüksek uyarı frekansı ile uyarılma/kasılmadan
kaynaklanır.
Kapillarizasyon Tip I’e göre daha azdır, dolayısıyla kanlanmaları daha
azdır. Bu sebeple, oksijen ve enerjetik maddelerin hücreye alımı ve
atıkların uzaklaştırılması çok iyi olmaz. Beyaz görünmelerinin nedeni
kanlanmanın daha az olmasıdır.
Sarkoplazmik retikulum ağı daha gelişkindir.
Düşük miktarda miyoglobin, mitokondri içerirler ve oksidatif enzim
aktiviteleri düşüktür. Bu sebeplerle oksidatif (aerobik) kapasiteleri
düşüktür.
Miyozin ATPaz enzim aktivitesi yüksektir. Bu hızlı çapraz köprü
oluşumu ve hamle vurumu yaratır. Hızlı kasılmaya yardımcı olan
unsurlardan biri de budur.
Glikojen içerikleri Tip I (ST) fibril tipleriyle aynıdır. Glikolitik enzimleri
daha fazladır (PFK aktivitesi ST fibrillere göre oldukça yüksektir. ATP
ve CP (kreatin fosfat) yıkımını sağlayan enzimlerin aktiviteleri ise
ST’lerin yaklaşık 3 katı kadardır. Bu sebeplerle Glikolitik (anaerobik)
kapasiteleri yüksektir.
ST’lerin iki katı kadar hızlı kasılma ve güç üretirler. (Yüksek uyarı
frekansından ve buna bağlı olarak gelişmiş olan hücre içi
özelliklerinden dolayı). ST’lere göre 2 – 3 kat büyük kuvvet üretirler.
Hücre çapları ST fibrillerin yaklaşık iki katı kadardır.
Çabuk yorulurlar.
Sprint, tenis, halter vb. gibi yüksek güç ve kuvvet üretimi gerektiren
aktivitelerde kullanılırlar.
Sprinterlerin FT % 50-80 civarı ve ortalaması da % 65’dir.
Fibril Tipi Dağılımı ve Antrenmanlarla Değişimi
Kişilerin kol ve bacak kaslarındaki fibril tipleri benzerdir.
–Soleus istisnadır; Bu kasta büyük oranda ST bulunur.
ST ve FT fibril tipleri arasında bir dönüşüm olmadığı yaygın bir
görüştür.
Bununla beraber, aerobik antrenmanlarla FT’den ST’ye anaerobik
antrenmanlarla da ST’den FT’ye dönüşümler saptanmıştır. Ancak, bu
değişimin oranı sadece % 1-2 oranındadır.
DÜNYA ŞAMPİYONU MARATONCULARIN GASTROKNEMİUS KASLARI % 93 VE ÜZERİNDE
YAVAŞ KASILAN KAS LİFİNE SAHİPKEN
DÜNYA ŞAMPİYONU OLAN SPRİNTERLER İÇİN BU ORAN % 25 DİR.
Kas Kesit Alanı
Kasın ortaya koyduğu kuvvet miktarı ile kasın kesit alanı arasında
açık bir ilişki bulunmaktadır. Kas büyüklüğündeki artış temel olarak
kas fibrillerinin sayıca artmasından değil, fibrillerin çapındaki
artışın (hipertrofi) bir sonucudur. Sarkoplazmik ve myofibrilar
olmak üzere iki kas fibril hipertrofisinden sözedilebilir.
Kas fibrilinin sarkoplazmik hipertrofisi, sarkoplazmadaki (kas
fibrilleri arasındaki yarı akışkan maddelerdeki) ve kas kuvvetine
direk olarak katkısı bulunmayan ve kasılgan olmayan
proteinlerdeki büyüme ile tanımlanır. Bu tür bir hipertrofik
gelişimde kas kesit alanında artış olmakla birlikte kas kuvvetinde
bir artış meydana gelmez.
Myofibrillar hipertrofi, aktin ve myosin flamentleri ile birlikte kas
fibril çapındaki artma ile tanımlanır. Bu tür hipertrofik gelişimde
ise kasılabilir proteinlerin sentezlenmesine bağlı olarak kas
kuvvetinde artış meydana gelir. Kuvvet antrenmanları sonucunda
heriki kas lifi alanında da gelişme olmakla beraber Tip II fibrilleri
alanında daha fazla artış olur.
Sinir Uyarım Sıklığı
Uyarım sıklığı kas fibrilinin bir saniyede aldığı sinir uyarım sayısı
olarak tanımlanır. Merkezi sinir sistemi (MSS) sinir yolu ile kası
farklı sıklıklarla (10-60 uyarım/sn) uyarabilir.
Motor sinirler MSS tarafından yüksek sıklıkta uyarılırlarsa, kas
fibrillerinin uyarılma sıklığı artar ve dolayısıyla da kasın ortaya
koyduğu kuvvet miktarı da artar.
Buna göre, bir kasın en yüksek kuvveti ortaya koyabilmesi için
hem bütün kas fibrillerinin uyarılması hem de bu kas fibrillerinin
yüksek uyarılma sıklığı ile uyarılması gerekmektedir.
Koordinasyon
Eklem hareketinde ortaya koyulan kuvvetin miktarı, agonist,
antagonist ve sinerjist kaslar arasındaki uyuma bağlı olarak
belirlenir. Yüksek düzeyde kuvvet ortaya koyabilmek için agonist
kas grupları büyük miktarda kuvvet uygulayabilmesi ve bununla
birlikte eş zamanlı olarak da antagonist kas gruplarının
gevşemesi gerekmektedir.
Bu durum koordinasyondaki gelişimi gerektirir ve dolayısıyla da
kuvvet ortaya koyabilmek bir miktar öğrenilmiş beceridir.
Mekanik Faktörler
Kasılma Hızı-Kuvvet
Kasın yaratabileceği kuvvet, kasılma hızına bağlıdır. Hızlı
kasılmalarda maksimum kuvvet azdır. Kas uzarken ya da ağırlığı
indirirken, en çok kuvveti oluşturabilir; ağırlığı sabit tutarken, daha
az kuvvet oluşturur; ancak bu, ağırlığı kaldırırken
oluşturabildiğinden daha fazladır.
Kas daha hızlı kısaldıkça daha az kuvvet üretir. A.V. Hill, 1939
-1
Hız (m.s )
12
9
6
3
Yük (%)
0
0
20
40
60
80
100
Bacak ekstansiyon hareketinde farklı yüklerde (% 1TM) ortaya konulan hareketin hızı. Yük
arttıkça hareketin hızı azalır.
Kuvvet (N)
350
300
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
zaman (ms)
Üç farklı sporcunun maksimal bir kasılma sonucu ortaya koydukları en yüksek
kuvvete ulaşma zamanları
Kasın Yönü ve Tutunma Noktası
Tendonun eklemden ne kadar uzak bir noktaya tutunduğu,
kasılma hızını belirler. Eklemden uzak bir noktaya tutunmuş
kaslar daha hızlı kasılabilme yeteneğine, ekleme yakın noktaya
tutunmuş kaslar daha fazla kuvvet oluşturmaya yatkındır. Kişiler
arasında küçük anatomik farklılıklar da olabilir ve bu sportif
performansı etkiler.
Elastik Depolama ve Boşaltma
Kasılma, kasılma öncesi bir germe sonrası gerçekleştiğinde, kastendon bölgesindeki elastik enerjinin depolanması ve
boşalması ile daha büyük bir kuvvet oluşumu olmaktadır. Bu
aslında, negatif bir kasılmayı pozitif kasılmanın takip etmesidir.
Kasılma öncesi gerilme olmadığı durumlara göre, daha fazla
kuvvet ortaya çıkacaktır. Sıçrama öncesi hafif çömelme, ya da
fırlatma öncesi geriden kolun ya da bacağın getirilerek
gerilmesi, buna bilinen örneklerdir. Antrenmanla, kas içindeki
elastik yapıların arttığı bilinmektedir. Bu da, kas içindeki kuvvet
aktarımını kolaylaştıracaktır.
Aktif
Gerilme
Toplam
Gerilme
Gerilme
Pasif
Gerilme
Uzunluk
Uzunluk-Kuvvet İlişkisi
Kasın yaratabileceği gerim sadece kasılan liflerin özelliklerinden
olmayıp, ayrıca kas içinde elastik yapıların gerilmesinden de
etkilemektedir. Dinlenik durumdaki kas giderek daha fazla
uzatılırsa, içindeki gerim giderek artacaktır. Kasın değişik
uzunluklardaki maksimal kasılması, değişik gerim oluşumuna yol
açacaktır. Kas lifleri en büyük gerimi, kasın istirahat uzunluğunda
iken yaratırlar. Liflerin ve elastik yapıların birlikte yaratacağı en
yüksek gerim, kasın dinlenik durumundakinden biraz daha fazla
uzunlukta iken ortaya çıkar.
KUVVET ANTRENMANLARINA UYUM
Kuvvet antrenmanı yapan yetişkin ve çocuklarda kuvvette artış
meydana gelmektedir.
Kuvvetteki bu artış, kuvvet antrenmanının başlaması ile birlikte
erken dönemde sinir-kas uyumundaki artışa bağlı olarak
meydana gelirken, antrenmanın sürdürüldüğü geç dönemlerde
ise kassal uyumun bir sonucudur.
Sinir-Kas Uyumu
Kuvvet antrenmanının erken döneminde, yaklaşık olarak ilk iki
hafta sonunda meydana gelen kuvvet artışı %10 civarındadır.
Bu dönemde, sporcu yüksek uyarılma eşiğine sahip motor üniteleri
uyarabilme yetisini kazanır ve agonist kasları daha fazla
uyarabilmeyi öğrenir.
Bununla birlikte, antagonist kasların gevşeyebilmesi ve sinerjist
kasların uygun şekilde harekete katılımının sağlanması da bu
öğrenme sürecinin bir parçasıdır.
Dolayısıyla bu dönemde meydana gelen kuvvet artışının nedeni,
hareketi öğrenmeye bağlı olarak oluşan koordinasyon gelişimine
bağlanmaktadır.
Kassal Uyum
Kuvvet antrenmanının geç dönemlerinde elde edilen kuvvet artışı,
kasın yapısında meydana gelen değişim mekanizmalarından
kaynaklanır.
Bu mekanizmalardan birincisi, kas fibrilinin çapındaki artış olarak
tanımlanan kas hipertrofisidir. Bir kuvvet antrenmanı seansının
myofibril protein sentezine neden olduğu ancak kas kesit
alanındaki artışın haftada üç gün uygulanan kuvvet
antrenmanlarında 8 haftalık bir süreci aldığı belirtilmektedir.
Kuvvet artışındaki ikinci mekanizma ise kas fibril sayısındaki artış
olarak tanımlanan kas hiperplazisidir. İnsanlarda kas fibril
sayısının arttırılabilmesi tartışılmakla beraber, çok yüksek kas gücü
kullanılan durumlarda genişlemiş kas liflerinin boyuna yarılarak
sayılarının artması sonucu toplam kas kitlesi de artar.
Kas atrofisi Kasın total kitlesinin (hücre çaplarında küçülme)
azalmasıdır.
Kaslar kullanılmaz ya da ancak çok zayıf kasılmalar için
kullanılırsa atrofi meydana gelir.
Kasta denervasyon sonucu da atrofi gelişebilir.
Örneğin 16 HAFTALIK KUVVET ANTRENMANI İLE KASIN;
•
•
•
•
KİTLESİNDE %18
PROTEİN MİKTARINDA %17
RNA MİKTARINDA %26
KUVVETİNDE %66
ARTIŞ SAĞLANABİLİR
Kas Gücü
• Genellikle Kas Kuvveti ile karıştırılan bir
kavramdır.
• Güç, birim zamanda gerçekleştirilebilen iş
kapasitesini ifade eder.
• Sportif performansın değerlendirilmesinde
Kuvvetten ziyade bu kuvvetin ne kadar kısa
sürede ne kadar fazla iş yapabildiği önemlidir.
• Aynı kas kuvvetine sahip iki sporcunun
yaptıkları iş ve güç değerleri farklı olabilir.
Power
Velocity of Shortening
Kuvvet ve Kuvvette Devamlılık
Testleri
Anaerobik güç
kapasite Testleri
Güç Testleri
Kuvvet ve Kuvvette Devamlılık Testleri
1RM Tests
Muscle Fiber RM Test
İzokinetik kuvvet testi
El kavrama kuvveti
Arın kuvveti testi
Gövde kuvveti
İzometrik sırt kuvveti
İzometrik testler
Anaerobik Güç Testleri
Sıçrama ve Koşu Testleri
Dikey sıçrama
Su içinde dikey sıçrama ( su topu )
Bosco ErgoJump Tests:
Squat Jump, CounterMovement Jump,
Derinlik Sıçraması
Çoklu Sıçrama
Durarak uzun atlama
Durarak 3 yada 5 adım sıçrama
Margaria Kalamen güç testi
Atma ve Vurma Testleri
Oturarak sağlık topu atışı
Baş üstünden sağlık topu atışı
Durarak sağlık topu atışı
Dekatlon atışları
……………
Yumruk , tekme vuruş testleri
Anaerobic Kapasite
Tek egzersiz içeren testler
Wingate test
500m kürek ergo test
Cunningham-Faulkner test
300 yard mekik testi
60 Yardmekik (NFL)
300m koşu
400m koşu
800m koşu
Tekrarlı sprint testleri
Sprint yorgunluk testi
RAST (Koşu temelli anaerobik sprint test)
Fosfat yenilenme testi
FIFA Interval testi 1
Henman mekik testi