बल-वेग और शक्ति संबंध
एक मांसपेशी द्वारा उत्पन्न बल इस बात पर निर्भर करता है कि उसकी लंबाई कितनी तेजी से बदल रही है: एक मांसपेशी तब सबसे अधिक बल उत्पन्न करती है जब उसे आइसोमेट्रिक या लंबा किया जाता है, और जैसे-जैसे वह तेजी से छोटी होती है, बल उत्तरोत्तर कम होता जाता है। यह बल-वेग संबंध, लंबाई-तनाव संबंध के साथ मिलकर, मांसपेशी को एक यांत्रिक प्रणाली के रूप में परिभाषित करता है, और क्योंकि शक्ति बल को वेग से गुणा करने पर प्राप्त होती है, अधिकतम शक्ति मध्यवर्ती बल और वेग पर होती है।
Definition
बल-वेग संबंध बताता है कि एक मांसपेशी द्वारा उत्पन्न किया जा सकने वाला बल उसके छोटा होने के वेग में वृद्धि के साथ हाइपरबोलिक रूप से कैसे घटता है (और लंबा होने के दौरान आइसोमेट्रिक बल से अधिक हो जाता है), जबकि शक्ति उत्पादन, जो बल और वेग का गुणनफल है, मध्यवर्ती मानों पर अधिकतम होता है।
Scope
यह विषय बल-वेग संबंध और इसके क्लासिक हिल विवरण, लंबाई-तनाव संबंध, और परिणामी शक्ति-वेग वक्र को शामिल करता है, जिसमें यह भी शामिल है कि फाइबर-प्रकार के अंतर इन संबंधों को कैसे बदलते हैं। यह मांसपेशी यांत्रिकी का एक संदर्भ और शैक्षिक विवरण है, न कि शक्ति या शक्ति प्रशिक्षण के लिए एक मार्गदर्शिका।
Core questions
- छोटा होने का वेग एक मांसपेशी द्वारा उत्पन्न किए जा सकने वाले बल को कैसे बदलता है?
- मांसपेशी की शक्ति मध्यवर्ती बल और वेग पर सबसे अधिक क्यों होती है?
- लंबाई-तनाव संबंध बल और वेग के साथ कैसे परस्पर क्रिया करता है?
- फाइबर प्रकार बल-वेग और शक्ति वक्रों को कैसे आकार देते हैं?
Key concepts
- बल-वेग वक्र
- हिल समीकरण
- अधिकतम छोटा होने का वेग
- आइसोमेट्रिक बल
- संकुचनशील और विलक्षण (लंबा होने वाला) संकुचन
- बल गुणा वेग के रूप में शक्ति
- लंबाई-तनाव संबंध
- वेग और शक्ति पर फाइबर-प्रकार के प्रभाव
Key theories
- हिल बल-वेग संबंध
- ए. वी. हिल ने ताप और यांत्रिक मापों से दिखाया कि एक छोटी होती मांसपेशी द्वारा उत्पन्न बल छोटा होने के वेग के एक हाइपरबोलिक फलन के रूप में गिरता है, जिसे हिल समीकरण द्वारा दर्शाया गया है, जिसमें शून्य वेग पर अधिकतम बल और अधिकतम वेग पर शून्य बल होता है।
- लंबाई-तनाव संबंध
- आइसोमेट्रिक बल पतले और मोटे फिलामेंट्स के ओवरलैप के माध्यम से सार्कोमेयर की लंबाई पर निर्भर करता है, जो इष्टतम ओवरलैप पर चरम पर होता है; यह ज्यामितीय निर्भरता मांसपेशी यांत्रिकी को परिभाषित करने में वेग निर्भरता का पूरक है।
Mechanisms
जब एक मांसपेशी छोटी होती है, तो किसी भी क्षण कम क्रॉस-ब्रिज जुड़े होते हैं और बल उत्पन्न करते हैं क्योंकि क्रॉस-ब्रिज को बार-बार अलग होना और फिर से जुड़ना पड़ता है, इसलिए तेजी से छोटा होने से बल-उत्पादक जुड़ावों के लिए कम समय मिलता है और बल गिर जाता है; अधिकतम छोटा होने के वेग पर बल शून्य तक पहुँच जाता है। इसके विपरीत, जब एक मांसपेशी को भार के विरुद्ध लंबा किया जाता है (विलक्षण क्रिया), तो वह अपने आइसोमेट्रिक बल से अधिक सहन कर सकती है। हिल के ताप और तनाव के मापन ने हाइपरबोलिक बल-वेग वक्र और उसके शासी समीकरण को स्थापित किया, जिसे बाद में क्रॉस-ब्रिज मॉडल ने यांत्रिक रूप से समझाया। क्योंकि यांत्रिक शक्ति बल और वेग का गुणनफल है, और बल और वेग एक दूसरे के विरुद्ध व्यापार करते हैं, शक्ति मध्यवर्ती छोटा होने के वेग पर एक शिखर तक बढ़ती है और फिर गिर जाती है। अधिकतम छोटा होने का वेग काफी हद तक मायोसिन आइसोफॉर्म द्वारा निर्धारित होता है, इसलिए तेज फाइबर धीमी फाइबर की तुलना में उच्च वेग और शिखर शक्ति तक पहुंचते हैं। लंबाई-तनाव संबंध एक दूसरी निर्भरता जोड़ता है, क्योंकि किसी भी वेग पर उपलब्ध बल उस लंबाई पर फिलामेंट ओवरलैप पर भी निर्भर करता है।
Clinical relevance
बल-वेग और शक्ति संबंध यह समझने के लिए यांत्रिक ढांचा प्रदान करते हैं कि मांसपेशियां कितना बल, गति और शक्ति उत्पन्न कर सकती हैं और फाइबर संरचना के साथ ये कैसे बदलते हैं। इन्हें संदर्भ शरीर विज्ञान के रूप में प्रस्तुत किया जाता है और यह व्यक्तिगत प्रशिक्षण निर्धारण, निदान या उपचार का आधार नहीं हैं।
Evidence & guidelines
ये संबंध क्लासिक प्राथमिक शरीर विज्ञान — हिल का 1938 का ताप-और-यांत्रिकी अध्ययन और गॉर्डन, हक्सले और जूलियन (1966) के लंबाई-तनाव प्रयोगों — पर आधारित हैं, जिनकी व्याख्या क्रॉस-ब्रिज मॉडल के माध्यम से की गई है और फाइबर-प्रकार के अध्ययनों द्वारा विस्तारित किया गया है। यह दिशानिर्देश-शासित नैदानिक साक्ष्य के बजाय यांत्रिक मूल विज्ञान है।
History
ए. वी. हिल के 1938 के छोटा होने के ताप और मांसपेशी के गतिशील स्थिरांकों के अध्ययन ने हाइपरबोलिक बल-वेग संबंध और उसके समीकरण को स्थापित किया, जो उनके पहले के काम पर आधारित था जिसने उन्हें नोबेल पुरस्कार दिलाया था। लंबाई-तनाव संबंध को गॉर्डन, हक्सले और जूलियन द्वारा 1966 में एक संरचनात्मक आधार पर रखा गया था, और ह्यू हक्सले के क्रॉस-ब्रिज सिद्धांत ने यह बताया कि बल छोटा होने के वेग पर क्यों निर्भर करता है। बाद के अध्ययनों ने अधिकतम वेग और शिखर शक्ति को मायोसिन आइसोफॉर्म और फाइबर प्रकार से जोड़ा।
Key figures
- Archibald Vivian Hill
- Andrew Huxley
- Fred Julian
- Stefano Schiaffino
- Carlo Reggiani
Related topics
Seminal works
- hill-1938
- gordon-1966
- huxley-1969
Frequently asked questions
- जब एक मांसपेशी तेजी से छोटी होती है तो वह कम बल क्यों उत्पन्न करती है?
- तेजी से छोटा होने से क्रॉस-ब्रिज को जुड़ने और बल उत्पन्न करने के लिए कम समय मिलता है, इसलिए किसी भी क्षण कम जुड़े होते हैं और बल गिर जाता है। अधिकतम छोटा होने के वेग पर, बल शून्य हो जाता है।
- एक मांसपेशी किस बिंदु पर सबसे अधिक शक्ति उत्पन्न करती है?
- क्योंकि शक्ति बल गुणा वेग है और दोनों एक दूसरे के विरुद्ध व्यापार करते हैं, शिखर शक्ति एक मध्यवर्ती छोटा होने के वेग और एक मध्यवर्ती बल पर होती है, न कि अधिकतम बल या अधिकतम वेग पर।