1

Fizjologia wysiłku

Niezależnie od typu pracy zawsze jest w nią
zaangażowany układ nerwowy, który ma określoną
maksymalną przepustowość informacji.

Op + Of + Z = P (const)

Op – obciążenie procesami psychicznymi

Of – obciążenie procesami fizycznymi

Z – zapas przepustowości
P – przepustowość maksymalna układu nerwowego /względnie stała/

Fizjologia wysiłku

Przy wykonywaniu pracy fizycznej układ

nerwowy kontroluje i koordynuje
działanie rozmaitych grup mięśniowych.

Do obciążenia procesami fizycznymi,

poza samą pracą fizyczną zaliczamy
także informacje konieczne do
kontrolowania i utrzymania pozycji lub
ruchów ciała. /chybotliwe siedzisko/

Fizjologia wysiłku

Z – określa obciążenie wykonywanym

zadaniem. Np.

- jeśli ktoś podczas pracy potrzebuje kompletnej

ciszy, obciążenie uznaje się za bliskie
maksymalnemu ( Z=0)

- jeśli ktoś nie może rozmawiać podczas pracy

obciążenie jest duże

- jeśli ktoś może rozmawiać podczas pracy

obciążenie jest średnie

Fizjologia wysiłku

Wielkość P – jest tylko względnie stała

W każdą pracę /fizyczną czy psychiczną/ z
czasem układ nerwowy angażuje się bardziej
lub mniej automatycznie /wprawa/
Np. jazda na nartach, jazda samochodem

Fizjologia wysiłku

Poza odpowiednim rozłożeniem

obciążenia psychicznego i fizycznego,
planując proces pracy pod uwagę należy
wziąć rytm biologiczny człowieka
związany z gotowością do pracy.

Fizjologia wysiłku

Zgodnie z rytmem dobowym gotowość

do pracy wzrasta w godzinach od 6 do
9, potem lekko spada i ok. 13.30 spada
poniżej zera. Po 15 znów się aktywuje i
o 18.00 osiąga szczyt. Do 22.00 lekko
spada a po tej godzinie tendencja
spadkowa nasila się. Najniższą gotowość
obserwujemy pomiędzy 3 i 4 w nocy a
najwyższą pomiędzy 8 i 9.

2

Fizjologia wysiłku

Rytm tygodniowy oznacza najniższą

gotowość w poniedziałki, najwyższa w
środy. Rytm roczny cechuje się
najniższą gotowością w czerwcu i lipcu.

Fizjologia wysiłku

Podczas wysiłku fizycznego angażowane

są trzy układy:

•

Czynny układ ruchu

•

Układ krążenia

•

Układ oddechowy

Fizjologia wysiłku

Czynny układ ruchu

Wykonywanie pracy fizycznej jest możliwe

dzięki mięśniom szkieletowym, których w
organizmie jest kilkaset, a ich cechą jest to,
że podlegają kontroli woli.

Bezpośrednim źródłem energii dla pracy mięśnia są

wysokoenergetyczne związki fosforanowe. Są one w
niewielkim stopniu zmagazynowane w mięśniu, a następnie
muszą być wytworzone z glukozy oraz wolnych kwasów
tłuszczowych. Glukoza jest zmagazynowana w mięśniach i
wątrobie w postaci glikogenu.

Fizjologia wysiłku

Czynny układ ruchu

Mięsień potrzebuje energii do skurczu i rozkurczu.
Mięsień może zawierać 2 różne typy włókien

mięśniowych:

-

włókna czerwone /o metabolizmie tlenowym i małej
szybkości skurczu. Włókna te występują w mięśniach, które
utrzymują postawę ciała-muszą być długo napięte, męczą się
wolniej ale ich praca jest też wolniejsza, średnica jest
mniejsza od włókien białych

-

Włókna białe / o metabolizmie beztlenowym, dużej szybkości
i sile skurczu oraz szybkiej męczliwości,/np. mięśnie gałki
ocznej, ręki/

Fizjologia wysiłku

Czynny układ ruchu

Zakłada się, że

1 cm

2

przekroju poprzecznego mięśnia może

wywierać napięcie rzędu

3 – 4 kg

, a całkowita siła jaka

mogłaby być rozwinięta przez wszystkie mięśnie, wynosi około

25 ton.

Siła skurczu mięśnia zależy od jego wyjściowej długości: jest

bliska lub równa zeru przy jego maksymalnej/minimalnej
długości a maksymalna, gdy jego długość jest mniejsza o
około 20% od długości spoczynkowej.

Fizjologia wysiłku

Układ krążenia

Dostarcza pracującym mięśniom tlen i substraty
energetyczne. Ponadto zabiera z nich produkty przemiany
materii.

Należy pamiętać, że ucisk wewnętrzny /np. przy statycznym
napięciu mięśnia/ lub zewnętrzny na naczynia krwionośne
powoduje pogorszenie ukrwienia mięśnia i uniemożliwia lub
znacznie upośledza jego pracę.

3

Fizjologia wysiłku

Układ oddechowy

Odpowiada za zaopatrywanie krwi w tlen

oraz za usuwanie z niej dwutlenku węgla.

Fizjologia wysiłku

Organizm podczas wysiłku fizycznego

-

naczynia krwionośne ulegają poszerzeniu

-

Serce tłoczy więcej krwi w ciągu minuty

CO = HR x SV

CO – pojemność minutowa serca /liczba litrów krwi

przepływającej przez serce w ciągu minuty litr/min

HR – częstość skurczów serca
SV – objętość wyrzutowa – ilość krwi wyrzucanej przez

komorę

Fizjologia wysiłku

Organizm podczas wysiłku fizycznego

-

Podczas wysiłku wzrasta CO (HR x SV), przy czym

-

HR ma wartość maksymalną zależną od wieku i
niezależną od treningu (HR max = 210 – [0,65 x
wiek]) lub /HR=220 – wiek/ – jest to główny czynnik
ograniczający maksymalną pracę mięśniową

-

Wraz ze wzrostem HR zmniejsza się czas na
napełnianie komór serca krwią – praca może być
mniej wydajna.

Wzrost SV – podczas wysiłku wzrasta kurczliwość mięśnia

sercowego /silniejszy skurcz powoduje wyrzucenie
większej ilości krwi, co ma znaczenie wobec wzrostu
HR

/Podczas nieobciążonej pracy serca nie jest wyrzucana cała

krew obecna w komorze/

Fizjologia wysiłku

Organizm podczas wysiłku fizycznego

-

Wzrasta ciśnienie krwi i następuje przesunięcie, m.in.. z trzew
i skóry do mięśni; po gwałtownym ustaniu wysiłku ciśnienie
skurczowe gwałtownie spada;

-

Nasila się wymiana gazowa w płucach – m.in.. Wzrasta ilość
i/lub głębokość oddechów, a przez płuca przepływa więcej
krwi.

Wzrost HR i ciśnienia powoduje bezpośrednie obciążenie serca,

które także jest mięśniem.

Fizjologia wysiłku

Organizm podczas wysiłku fizycznego

-

Pracujące mięśnie wytwarzają duże ilości ciepła, a przy
znacznych wysiłkach fizycznych może wzrastać temperatura
ciała. Mięsień może kurczyć się w sposób:

-

Izotoniczny

-

Izometryczny

/co odpowiada pracy dynamicznej i statycznej pracy mięśnia/

Praca statyczna jest mniej wydajna energetycznie, szybciej

powoduje zmęczenie mięśnia i jest przyczyną niekorzystnych
zjawisk.

Fizjologia wysiłku

Adaptacja do wysiłku fizycznego:

Polepszenie zdolności do wysiłku fizycznego jest możliwe dzięki

treningowi fizycznemu o charakterze wytrzymałościowym.

Systematyczny trening fizyczny powoduje wielokierunkowe

przystosowanie organizmu do wysiłku fizycznego:

-

następują zmiany w mięśniach

a)

rozrasta się sieć naczyń krwionośnych

b)

wzrasta ilość związków niezbędnych do tworzenia energii w
samych mięśniach, ponadto sprawniej działają mechanizmy
usuwające produkty przemiany materii, w tym kwas mlekowy

c)

w zależności od typu treningu może zmieniać się przeważający
typ włókien mięśniowych /białych lub czerwonych/

4

Fizjologia wysiłku

Adaptacja do wysiłku fizycznego:

Zmienia się skład krwi: wzrasta liczba erytrocytów
odpowiadających za przenoszenie tlenu, może także
wzrastać ilość krwi krążącej

Układ krążenia odpowiada mniejszymi zmianami przy tym

samym wysiłku fizycznym: rośnie pojemność serca, co
powoduje wzrost SV, dzięki czemu aby zapewnić
odpowiednią CO przy wykonywanej pracy, zmiany HR są
znacznie mniejsze, a serce jest mniej obciążone

Fizjologia wysiłku

Adaptacja do wysiłku fizycznego:

Polepszają się parametry pracy układu

oddechowego – adaptacja do wysiłku polega
głównie na lepszym wykorzystaniu tlenu z
powietrza, wentylacja minutowa wzrasta dzięki
wzrostowi ilości oddechów oraz wzrostowi
pojemności życiowej płuc VC

Fizjologia wysiłku

VC – ang. vital capacity pojemność życiowa płuc

Maksymalna objętość powietrza wydychanego
po maksymalnym wdechu. U osoby
standardowej jest to około 4,8 l /u kobiet 20-
30% mniej/

Można założyć, że VC dla mężczyzn wynosi
około 70 cm

3

/kg a dla kobiet 50-60 cm

3

/kg

/tlenu, nie powietrza; zawartość O

2

w powietrzu

wynosi 21%

Fizjologia wysiłku

Pułap tlenowy i dług tlenowy

Pułap tlenowy to wielkość, która opisuje zdolność

organizmu do wykonywania wysiłków fizycznych

V O

2

max

Maksymalna ilość tlenu w [ml/kg/min] lub [l/min]
Jaka może być wykorzystana przez organizm

Pułap tlenowy u mężczyzn skrajnie wytrenowanych

wynosi nawet 81 ml/kg/min (6,4l/min) podczas gdy
u niewytrenowanych około 44 ml/kg/min (3,1l/min)

U kobiet wartości te są o 20-30% mniejsze

Fizjologia wysiłku

Pułap tlenowy i dług tlenowy

Wysiłki, przy których zużycie tlenu jest

równe

V O

2

max

są nazywane

wysiłkami maksymalnymi. Podczas
wysiłku maksymalnego wzrasta przepływ
krwi przez mięśnie do około 90%
pojemności minutowej serca, podczas
gdy w spoczynku to tylko 20%

.

Fizjologia wysiłku

Pułap tlenowy i dług tlenowy

Doświadczalnie stwierdzono, że człowiek

może pracować przez dłuższy czas bez
zmęczenia, gdy zapotrzebowanie na tlen
podczas pracy nie przekracza 30- 40%

V O

2

max.

Niezależnie od stopnia

wytrenowania przy pracy mięśniowej
powyżej 60% wartości maksymalnej

V O

2

max

zostaje przekroczony próg

metabolizmu beztlenowego.

5

Fizjologia wysiłku

Pułap tlenowy i dług tlenowy

Uważa się, że regularne długotrwałe obciążenie

pracą zawodową nie powinno przekraczać 50%

V O

2

max,

czyli nieco mniej niż wynosi próg

metabolizmu beztlenowego. Przekroczenie tego
progu oznacza, że podaż tlenu do mięśnia jest
niewystarczająca i oprócz metabolizmu
tlenowego w mięśniu pojawia się metabolizm
beztlenowy, a organizm zaciąga dług tlenowy.

Fizjologia wysiłku

Pułap tlenowy i dług tlenowy

Dług tlenowy to ilość tlenu, jaka musi być dostarczona do

organizmu po zakończonym wysiłku w celu usunięcia
skutków wysiłku fizycznego. /tj. m.in. Usunięcie nadmiaru
mleczanu powstałego w procesach beztlenowych oraz
odnowy mięśniowych zapasów energetycznych/

Wielkość długu tlenowego jest proporcjonalna do

zapotrzebowania energetycznego, które w czasie wysiłku
fizycznego przekraczało wydajność procesów tlenowych.

Dług tlenowy w normie PN-EN 28996: 1996 jest nazywany

deficytem tlenowym

Fizjologia wysiłku

Pułap tlenowy i dług tlenowy

Przepływ krwi przez mięśnie oraz zapotrzebowanie

na tlen ustala się po 3-5 min od rozpoczęcia
wysiłku. Przez ten czas pracy mięśnia na skutek
niedostatecznego dostarczania tlenu powstaje
deficyt tlenowy. Deficyt tlenowy jest odróżniany
od długu tlenowego, ponieważ przy pracach

lekkich rzędu 30-40%

V O

2

max

jest on

wyrównywany podczas trwania tych prac.

Fizjologia wysiłku

Pułap tlenowy i dług tlenowy

Dług tlenowy jest wyrównywany po zakończeniu

wysiłku. Ponieważ częstość skurczów serca i
pobór tlenu /brakującego/ przez tkanki są
zależne od siebie, następujące po sobie
pomiary HR wykorzystuje się do pośredniego

określania

V O

2

max

(krzywe restytucji)H

Fizjologia wysiłku

Pułap tlenowy i dług tlenowy

Wartość

V O

2

max

zależy m.in.. Od częstości

skurczów serca HR

max

która z kolei

zależy od wieku – od 25 roku życia

V O

2

max

spada o 1% przy czym spadek ten

można zmniejszyć dzięki systematycznemu
treningowi. Drastyczne spadki występują na
skutek unieruchomienia /pobyt w szpitalu/
nawet 1,5l/min w ciągu 21 dni.

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

- komórka – jednostka podstawowa ciała ludzkiego

- tkanka – zbudowana z komórek

- narząd – złożony z tkanek

- układy – złożone z narządów

6

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

W skład ciała ludzkiego wchodzą:

- układ ruchu
a)

Bierny

–

kości i ich połączenia ruchome i nieruchome

b) Czynny – mięśnie, ścięgna

- układ oddechowy

- układ krążenia – serce i naczynia krwionośne

-

układ nerwowy – ośrodkowy (mózg i rdzeń kręgowy),
obwodowy (nerwy zaopatrujące np. mięśnie) i
autonomiczny (odpowiada za funkcje niezależne od woli
np. trawienie)

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

W skład ciała ludzkiego wchodzą:

- układ dokrewny – gruczoły wydzielające

bezpośrednio do krwi, np. nadnercza, tarczyca,
trzustka

- układ trawienny

- układ moczowo-płciowy

- narządy zmysłów

-

powłoka wspólna (skóra z jej wytworami – paznokcie,
włosy, gruczoły)H

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

Oś układu kostnego stanowi kręgosłup, który

jest osadzony w obręczy miednicy, a na jego
szczycie opiera się czaszka. Kręgosłup dzieli się
na pięć odcinków i jest zbudowany z 34-35
kręgów. Odcinek szyjny tworzy 7 kręgów,
piersiowy - 12, lędźwiowy - 5, kość krzyżową
tworzy 5 kręgów zespolonych w jedną całość.
Zakończenie kręgosłupa tworzy część guziczna
kręgosłupa, czyli kość ogonowa, zbudowana z 4-
5 zrośniętych ze sobą kręgów.

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

Od piersiowego odcinka kręgosłupa odchodzą

żebra (12 par), tworzące klatkę piersiową, która
od przodu zamyka mostek. Na górnej części
klatki piersiowej znajduje się obręcz kończyny
górnej (barkowa), którą tworzą obojczyki i
łopatki. Z obręczą barkową połączone są
kończyny górne - prawa i lewa. Każda z nich
składa się z kości ramiennej, kości łokciowej i
promieniowej oraz kości ręki, do których należą
kości nadgarstka oraz śródręcza i paliczki.

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

Z miednicą łączą się kończyny dolne. Każda z nich jest

utworzona przez kość udową, piszczelową, strzałkową oraz
kości stopy: skokową, piętową, kości stępu, kości śródstopia i
paliczki. Pomiędzy kością udową a kośćmi podudzia znajduje się
staw kolanowy, osłonięty od przodu przez rzepkę.

By uzupełnić opis budowy szkieletu, należy wymienić czaszkę,
której część stanowi ochronę dla mózgu, część natomiast tworzy
kostny zrąb twarzy i wchodzi w skład narządu żucia (układ
kostny szczęki i żuchwy).

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

Ruchy w stawach byłyby niemożliwe do wykonania,

gdyby nie praca mięśni. Skurcz włókien
mięśniowych, powodujący skrócenie się mięśni,
prowadzi do zmiany położenia kości względem siebie.
To, jaki ruch zostanie wykonany, np. zginanie czy
prostowanie kolana, zależy od tego, która grupa
mięśniowa, czy też pojedynczy mięsień, skurczy się.

7

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

Impuls do wystąpienia skurczu mięśnia pochodzi z

centralnego układu nerwowego i jest przewodzony
przez rdzeń kręgowy i wychodzące z niego korzenie
nerwowe, z których powstają nerwy obwodowe.
Impuls powodujący skurcz mięśnia wprawiający w
ruch jakąś część układu kostno-stawowego pochodzi
z obszaru mózgu należącego do tzw. układu
piramidowego, co oznacza, że podlega on kontroli
naszej świadomości.

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

Skurcz mięśnia pociąga za jego przyczep do kości i powoduje

ruch kości w danym kierunku.

Zakres ruchu zależy od typu stawu. W narządzie ruchu
człowieka znajdują się stawy jednoosiowe (np.
międzypaliczkowe w palcach rąk i stóp), dwuosiowe (np. staw
nadgarstka) i wieloosiowe (np. staw barkowy lub biodrowy).
Odpowiedni kształt główki i panewki stawowej umożliwia
wykonywanie ruchów w jednej, dwu lub wielu płaszczyznach. I
tak staw jednoosiowy ma główkę o kształcie bloczka, a panewka
jest jakby negatywem główki. Staw dwuosiowy ma główkę o
kształcie eliptycznym i odpowiednio "wyżłobioną" panewkę. W
stawach wieloosiowych główka ma kształt kulisty i porusza się
we wklęsłej, miseczkowatej panewce.

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

W sumie układ kostny człowieka utworzony

jest przez

206

pojedynczych kości połączonych

różnymi rodzajami stawów. Kości różnią się
kształtem i wielkością - i pełnią różne funkcje.
Różnice rozmiarów są znaczne. Kość udowa -
największa w szkielecie człowieka - ma około
0,5 m długości, podczas gdy najmniejsza
kosteczka ucha środkowego - strzemiączko -
mierzy zaledwie 2,6 mm.

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

Kości, stawy i mięśnie tworzą ściśle związaną ze sobą całość

biologiczną i mechaniczną i wzajemnie na siebie oddziałują.
Zarówno ich rozwój, jak i funkcjonowanie są od siebie nawzajem
uzależnione. Do prawidłowego rozwoju mięśni konieczny jest dobry
rozwój i stan kości oraz prawidłowa budowa i funkcjonowanie
stawów. Patologia mięśni natomiast (zaniki, porażenia, niedowłady)
może szkodliwie oddziaływać na stan stawów. Unieruchomienie
związane z chorobą stawów lub mięśni może prowadzić do zaniku
tkanki kostnej.

Kość jest żywą tkanką, która podlega ciągłej przebudowie, wymianie

soli mineralnych, modelowaniu, przystosowywaniu do potrzeb narządu
ruchu. Bodźcem do odbudowy i wzmacniania kości jest przerywany
nacisk mechaniczny i pociąganie zachodzące w czasie ruchu.

Fizjologia wysiłku

Organizacja ciała człowieka

O prawidłowej pracy mięśni decyduje nie tylko ich
ukrwienie, ale i unerwienie. Pozbawienie mięśni
unerwienia prowadzi do ich zaniku. Źle wpływa też
na mięśnie "brak pracy", np. wskutek przebytych
urazów z uszkodzeniem kości lub stawu. Niektóre
mięśnie (z grupy prostowników) ulegają wtedy
zanikowi, mięśnie przeciwstawne (zginacze) -
przykurczom.

Fizjologia wysiłku

Pomiary pułapu tlenowego:

V O

2

max

metody wysiłkowe: metody bezwysiłkowe

- maksymalne - urządzenie Polar

- submaksymalne - metoda Jacksona

8

Fizjologia wysiłku

Pomiary pułapu tlenowego:

V O

2

max

metody wysiłkowe:

- maksymalne

wykorzystywane u sportowców, testy wysiłkowe obciążające

organizm na poziomie maksymalnym na bieżniach
ruchomych, cykloregometrach, /testy z zadanym czasem i
dystansem – test Coopera, bip-test Legera

Fizjologia wysiłku

Pomiary pułapu tlenowego:

V O

2

max

metody wysiłkowe:

- submaksymalne

wykorzystywane u osób przeciętnych, nie uprawiających

sportu wyczynowo, testy wysiłkowe na cykloergometrze
Astranda, step-testy /harwardzki/, przysiady – próba Martineta

Fizjologia wysiłku

Test Astranda

Test polega na wchodzeniu na stopień o wysokości dla kobiet

33 cm, dla mężczyzn 40 cm w tempie 22.5 wejść na minutę (czyli
jedno wejście na około 2,5 sekundy) przez czas 5-8 min w
zależności od szybkości ustabilizowania się tętna.
Najważniejsze będą pomiary po upływie 3-4 minut, gdy tętno z
każdej następnej minuty nie powinno się różnić od siebie o
około 4 ud./min. Oznacza to, że organizm osiągnął okres
równowagi funkcjonalnej (steady-state) i wysiłek możemy
przerwać, bo nie wpłynie już on na nasze wyniki. Z tych trzech
ostatnich minut wysiłku wyliczamy średnie tętno (sumujemy
tętna i dzielimy wynik przez 3), które posłuży nam do określenia
maksymalnego zużycia tlenu. W tym celu musimy się posłużyć
specjalnym nomogramem oraz tabelą współczynnika
korekcyjnego, by na końcu odczytać swój wynik z tabeli
klasyfikacji wydolności.

Fizjologia wysiłku

Pomiary pułapu tlenowego:

Cykloergometry

Fizjologia wysiłku

Pomiary pułapu tlenowego:

Cykloergometry

Polar

Fizjologia wysiłku

Wysiłek fizyczny jest związany z pracą mięśni szkieletowych

wraz z całym zespołem towarzyszących jej zmian.

Klasyfikacja wysiłku fizycznego ze względu na procent

zaangażowanej masy mięśniowej:

a) Lokalne /mniej niż 30% całej masy mięśniowej

b) Ogólne /powyżej 30% cmm

9

Fizjologia wysiłku

Rodzaje pracy mięśni szkieletowych /zależnych od woli/

Podstawowym elementem pracy mięśnia jest skurcz.

Wyróżniamy 3 rodzaje skurczu mięśni:

-

izotoniczny /zmiana długości, stałe napięcie – dzięki
treningowi wytrzymałościowemu wzrasta wydolność
fizyczna – ruchy lokomocyjne, przemieszczanie
przedmiotów

-

izometryczny /zmiana napięcia, stała długość – podczas
pracy statycznej – napięcia posturalne

-

auksotoniczny /mieszany/ zmiany napięcia i długości

Podczas pracy statycznej występuje przewaga skurczów

izometrycznych a podczas dynamicznej – izotonicznych.

Fizjologia wysiłku

Mechaniczna sprawność energetyczna pojedynczego mięśnia

wynosi 30% i jest w przybliżeniu równa sprawności
maszyny parowej. Całkowita sprawność działania
fizycznego człowieka wynosi około 10%

Fizjologia wysiłku

Obciążenie pracą statyczną

Suma wszystkich zewnętrznych obciążeń występujących w

systemie pracy działających na nieruchomą pozycję ciała.
Jest to praca wykonywana z przewagą skurczów
izometrycznych. Praca statyczna mięśni następuje, kiedy
przeciwdziała się jakieś sile, nie zmieniając położenia mięśnia
przez co najmniej 4s.

Przy statycznej pracy mięśni nie następuje praca w sensie

fizycznym /iloczyn działającej siły i drogi jest równy zeru/

Fizjologia wysiłku

Obciążenie pracą statyczną

Niekorzystne aspekty pracy statycznej w porównaniu z pracą

dynamiczną:

-

w przypadku ps ukrwienie pracującego mięśnia gorsze /ciągły
ucisk na naczynia powoduje upośledzenie krążenia w
narażonym segmencie ciała. Zahamowanie przepływu krwi
jest tym większe, im większa jest rozwijana siła. Uważa się,
że skurcz na poziomie 15-20% maksymalnej siły skurczu
mięśnia nie upośledza krążenia, a rozwinięcie siły powyżej
60% powoduje ustanie przepływu krwi.

Fizjologia wysiłku

Obciążenie pracą statyczną

Ze względu na rodzaj pracy mięśni wyróżniamy

dwie podstawowe grupy prac statycznych:

- statyczna praca pozycyjna – postawna /siedzenie

bez podparcia, stanie/

- statyczna praca trzymania – podtrzymywania /np.

praca wiertarką

Fizjologia wysiłku

Obciążenie pracą statyczną

Doświadczalnie udowodniono, że praca statyczna mięśnia z

użyciem powyżej 50% jego maksymalnej siły może trwać
najwyżej 1 min. natomiast użycie siły mniejszej niż 20%
umożliwia długotrwałe statyczne skurcze mięśni.

-

wykazano, że statyczna praca mięśni jest mniej efektywna niż
dynamiczna /większe zużycie energii przy mniejszej
wydajności. Należy unikać wszelkiej pracy wymagającej
trzymania, podtrzymywania itp.

10

Fizjologia wysiłku

Obciążenie pracą dynamiczną

Na obciążenie fizyczne dynamiczne składa się suma

wszystkich zewnętrznych obciążeń występujących
w systemie pracy, działających na ruchomą
pozycję ciała człowieka.

Fizjologicznie praca dynamiczna to praca wykonywana

z przewagą skurczów izotonicznych mięśni.

Skurcz izotoniczny następuje kiedy jeden z przyczepów

mięśnia jest wolny i w wyniku pobudzenia
następuje jego skracanie

/Skurcz i rozkurcz mięśni powodują usuwanie

produktów przemiany materii/

Fizjologia wysiłku

Obciążenie pracą dynamiczną

Podział ze względu na grupy obciążanych mięśni:

-

praca dynamiczna z obciążeniem grupy dużych
mięśni, układu krążenia i układu oddechowego

-

praca jednostronnie dynamiczna, podczas której są
obciążane grupy małych mięśni /praca na
klawiaturze/

Fizjologia wysiłku

Obciążenie pracą dynamiczną

Podział ze względu na sposób obciążenia mięśni:

-

praca dynamiczna dodatnia /wchodzenie po
schodach - naprzemienne skurcze i rozluźnienia/

-

praca dynamiczna ujemna – naprzemienne
hamowane rozciąganie i nieobciążone skurcze
/schodzenie po schodach

Fizjologia wysiłku

Ergonomiczna ocena ciężkości pracy fizycznej

Chronometraż czynności podczas zmiany roboczej

w celu zidentyfikowania:

- wydatku energetycznego

- przyjmowanych pozycji

- wykonywanych ruchów roboczych

- zaangażowania grup mięśniowych

- siły niezbędnej do wykonania czynności

- powtarzalności ruchów

-

obciążeń zewnętrznych

Fizjologia wysiłku

Zasady projektowania sił używanych przez człowieka

Siły wymagane od operatora w trakcie wykonywania zadania

roboczego powinny być ograniczone do wartości akceptowanych
/zgodnie z normami/

1. Jeżeli wymagana siła nie może być wywarta przez zaangażowanie w

daną czynność grupy mięśni, należy przewidzieć mechaniczne
urządzenia pomocnicze

2. Należy unikać długotrwałego napięcia statycznego mięśni /stale

uniesione w górę ramiona/

3. Wysiłek fizyczny powinien być zmniejszony przez wykorzystywanie

siły ciężkości lub za pomocą innych środków

4. Projektowanie, dobieranie i rozmieszczanie elementów

sterowniczych, uchwytów, rękojeści i pedałów środków pracy
powinno wymagać możliwie małego wysiłku fizycznego.

5. Elementy sterownicze powinny umożliwiać podczas ich używania

uniknięcie nierównomiernego obciążenia ciała i kończyn.

Fizjologia wysiłku

Do funkcjonowania organizmu jest niezbędny:

materiał energetyczny:

- węglowodany,

- tłuszcze

- białka znajdujące się w pożywieniu

- tlen dostarczany z płuc do tkanek potrzebny do
spalania materiału energetycznego, czyli
przekształcania go w energię.

11

Fizjologia wysiłku

Wydatek energetyczny człowieka musi bilansować

pożywienie. Nadmiar kilokalorii uzyskiwanych z
pożywienia, czyli dodatni bilans energetyczny,
powoduje otyłość, którą pogłębia nadmiar
prostych węglowodanów w diecie.

Fizjologia wysiłku

Otyłość spowodowana naruszeniem bilansu

energetycznego przy małej aktywności w pracy
wymaga:
- aktywizacji życia poza pracą,
- umiaru w jedzeniu, zwłaszcza w spożywaniu
węglowodanów i tłuszczów.
Ujemny bilans energetyczny ma inne
następstwa. Wskutek wykorzystywania przez
organizm (jako źródło energii) własnych białek
tkankowych następuje utrata masy ciała. Jest
to korzystne tylko do czasu redukcji nadmiaru
tkanki tłuszczowej.

Fizjologia wysiłku

Otyłość spowodowana naruszeniem bilansu

energetycznego przy małej aktywności w pracy
wymaga:
- aktywizacji życia poza pracą,
- umiaru w jedzeniu, zwłaszcza w spożywaniu
węglowodanów i tłuszczów.
Ujemny bilans energetyczny ma inne
następstwa. Wskutek wykorzystywania przez
organizm (jako źródło energii) własnych białek
tkankowych następuje utrata masy ciała. Jest
to korzystne tylko do czasu redukcji nadmiaru
tkanki tłuszczowej.

Fizjologia pracy

Fizjologia pracy to nauka
zajmująca się funkcjonowaniem
organizmu (a więc również
bilansem energetycznym) podczas
wykonywania pracy.

Fizjologia pracy

Wszystkie czynności ruchowe człowieka
odbywają się z udziałem mięśni szkieletowych, a
w ruchu biorą udział całe grupy mięśni. Źródłem
energii do funkcjonowania mięśni są:
- węglowodany w postaci glikogenu i glukozy
(zwłaszcza we wstępnej fazie wysiłku)
- wolne kwasy tłuszczowe ( w miarę kontynuacji
wysiłku).

Fizjologia pracy

Uwalnianie energii z tych substancji odbywa
się z udziałem tlenu oraz związków białkowo-
fosforowych. W wyniku przemian chemicznych
węglowodany przy niedoborze tlenu ulegają
przekształceniu w kwas mlekowy. W
organizmie pojawia się tzw. deficyt tlenowy,
zwłaszcza gdy intensywność wysiłku jest
bardzo duża. Obecność kwasu mlekowego w
mięśniach ogranicza możliwość dalszego
wysiłku, choć często mięśnie mogą pracować
dalej, zaciągając tzw. dług tlenowy.

12

Fizjologia pracy

Deficyt tlenowy najczęściej występuje podczas
wykonywania krótkotrwałego wysiłku o dużej
intensywności, jak np. bieg sprinterski. W sprawnym
organizmie zaistniały dług tlenowy szybko eliminuje się
przez ćwiczenia rozluźniające lub w czasie odpoczynku, w
innym wypadku w mało wysportowanym organizmie
powstają tzw. ”zakwasy”.
Ergonomia pracy zajmuje się dostosowaniem pracy do
możliwości organizmu człowieka w taki sposób, aby
uzyskać wysoką wydajność przy ograniczony wysiłku w
bezpiecznych i higienicznych warunkach pracy.

Fizjologia pracy

W miarę rozwoju techniki wysiłek człowieka coraz
częściej zastępowany jest pracą maszyn. Stopniowo
eliminuje się ciężką pracę fizyczną, jako mało wydajną i
nieopłacalną. Jednak nowe technologie niosą różne
zagrożenia dla zdrowia, np. wyjątkowo

monotonna

praca

przy taśmie produkcyjnej ogranicza naturalną

ruchliwość człowieka. Również szybki rytm pracy
narzucany przez maszyny przyspiesza zmęczenie. W
zakładach gastronomicznych męczenie potęguje
dyskomfort cieplny związany z przegrzaniem pomieszczeń
oraz pośpiech związany z obsługą dużej liczby
konsumentów w krótkim czasie. .

Monotonia

Według definicji normy / ISO CEN (10075, Ergonomics – term and definitions
ISO/TC 159 & CEN/TC 122) /

Monotonia to rozwijający się powolnie stan

zredukowanej aktywności, który może być
skutkiem długotrwałego wykonywania
czynności.

Monotonia

Monotonia może być powodem znacznej uciążliwości

psychicznej, zawiera bowiem element niedociążenia
emocjonalnego, spowodowanego brakiem lub
jednostajnością bodźców i działań oraz niezmienną
sytuacją. W najbardziej rozpoznawalnej formie występuje
w stanach bezczynności, długotrwałego oczekiwania, np.:-

przy obserwacji wskaźników na ekranie monitora,

--

pulpitu sterowniczego,

-_ podczas wielogodzinnego prowadzenia pojazdu

autostradzie (gdzie nie oczekuje się przeszkód).

Monotonia

Typ monotonii, wywołanej brakiem aktywizujących

bodźców wzrokowych czy słuchowych, zwany monotonią
sensoryczną, zmniejsza znacznie aktywność funkcji
psychomotorycznych, widoczną w spowolnieniu czynności
układu krążenia, oddechowego, wystąpieniu senności,
zmniejszeniu aktywności ruchowej i czujności, czego
skutkiem jest spadek wydajności pracy i wzrost liczby
popełnianych błędów.

Monotonia

Oprócz psychicznych skutków niedociążenia

emocjonalnego, skutkiem monotonii wynikającej z
wykonywania jednostajnych, powtarzalnych czynności, są
dolegliwości układu ruchu. Długotrwałe wykonywanie
takich czynności powoduje bowiem jednostronne
przeciążenie wysiłkiem fizycznym niektórych grup
mięśniowych zaangażowanych w pracę

13

Monotonia

Grupą mięśni najczęściej obciążonych wysiłkiem

dynamicznym, niekiedy bardzo intensywnym, są mięśnie
kończyn górnych. Szczególnie często notuje się również
zespoły przeciążenia w obrębie stawów: nadgarstkowego,
łokciowego i barkowego. „Zespół mięśni nadgarstka”
stwierdza się np. u malarzy, pakowaczek, przy montażu
precyzyjnych elementów, przy często powtarzających się
ruchach dłoni, natomiast przeciążenie stawów łokciowych
(„łokieć tenisisty”) oraz barkowych – przy jednostajnych
pracach wymagających większej siły.

Monotonia

W wyniku pracy monotonnej następuje zmęczenie,

określane jako czasowe osłabienie sprawności psychicznej
lub/i fizycznej. Zmęczenie wyraża się obniżeniem
czujności i zdolności dostosowywania się do
zmieniających się warunków pracy, zmniejszeniem
sprawności oraz wydajności pracy, a także zwiększeniem
liczby popełnianych błędów. Wyrazem zmęczenia jest
również narastanie dysproporcji między wysiłkiem
włożonym w pracę a jej wynikiem oraz mniejsza
satysfakcja z pracy.

Monotonia

Aby ocenić ryzyko wystąpienia skutków pracy

monotonnej, należy analizować stopień obciążenia
psychicznego (niedociążenia emocjonalnego) oraz
przeciążenia układu ruchu, wynikającego z prac
jednostajnych.
Proste listy kontrolne i tabele mogą być pomocne w
analizie przyczyn powstawania monotonii oraz w
szacunkowej ocenie ryzyka wystąpienia skutków
monotonii.

Monotonia

Aby ocenić ryzyko można posłużyć się metodą

typowania polegającą na zastosowaniu list/tabel
kontrolnych

/check-list/

Monotonia

Monotonia jest najczęściej ubocznym skutkiem takiej
organizacji pracy, która wymaga powtarzania
jednakowych czynności i podczas której rutyna może
wprawdzie przyspieszać tempo pracy, ale może
również osłabiać czujność, zwiększając ryzyko błędów,
urazów i wypadków

Monotonia

Metody zapobiegania monotonii to przede wszystkim zmiany w organizacji

pracy, głównie zmniejszenie jednostajności procesów zrutynizowanych. Służyć
temu może:

•

wprowadzenie rotacji na stanowiskach pracy monotonnej

•

urozmaicenie treści pracy (np. przez wprowadzenie zdań naprzemiennych)

•

ograniczenie liczby powtórzeń czynności, częstotliwości oraz czasu ich trwania w
trakcie zmiany roboczej

•

prowadzenie szkoleń dotyczących sposobów radzenia sobie z problemami
monotonii (np. przy długotrwałym prowadzeniu pojazdu)

•

wprowadzenie przerw w pracy polegającej na wykonywaniu czynności
monotonnych (np. po każdej godzinie pracy rutynowej z monitorami
ekranowymi, czy podczas prowadzenia pojazdu)

•

zaplanowanie w czasie przerw czynności wymagających od pracownika
aktywności odmiennej od tej, która towarzyszy czynności rutynowo
wykonywanej w czasie zmiany roboczej

•

wprowadzenie, w uzgodnieniu z pracownikami, urozmaicenia środowiska pracy
możliwego na danym stanowisku, np. nadawanie cichej muzyki.