2014年8月12日 星期二

運動員肌力(Muscle Strength)對於爆發力(Muscle Power)的影響 (三)

延續上一篇文章,對於教練在社團中提出的觀點, 我將提出

我自己的看法和證據來解釋;



以下為教練在社團當中回覆的意見,問題三:

各位,請注意其實 (squat 1RM/BM = 1.32 +/- 0.14)

並沒有真的很差,國內許多球類運動或競賽中長距離的好手

搞不好都還沒有到這個水準;那為什麼在這個層級的選手

練 jump squat 都還可以提升深蹲最大力量?而這是不是

意味著,1RM/BM < 2 的人乾脆根本都不用練最大力量(!), 

因為反正他們也沒什麼好損失的.

Mark answer:

這個問題我可以分成兩個部分來解釋, 第一個部分為爆發力

提升的機制和限制因素,早期的部落格文章(http://performancemark.blogspot.com/2013/11/part-1.html),曾經解釋

如何訓練將提升選手的爆發力, 有興趣的朋友們可以回顧一下,

這個問題我將運用另一種角度來解釋, 根據 Dr. Stone 

(ETSU 競技運動表現博士班 http://performancemark.blogspot.com/2013/11/etsu-sport-physiology-and-performance.html  )定義, 

肌力 (Strength) 是人體產生物理淨力 (Force)的能力

(Stone, Stone, & Sands, 2007),人體藉由特殊肌群收縮來

產生力, 力具有大小 (magnitude, 經由神經肌肉系統決定 ) 

和方向 (direction, 力作用的方向) 的特質.

且根據牛頓第二運動定律 F= m * a, 我們可以理解 “力” 的

大小(F), 和物體的質量(m)和加速度(a)的乘積成正比,

將這個定律套用在人體上, 再加上剛才對於肌力的定義, 

我們就可以知道, 人體產生力的大小(能力), 和人體的質量

(m) , 以及人體肢段的加速度(a) 有絕對的關係,這也部分

解釋選手肌力好壞, 對於短距離衝刺成績將占有重要決定因素

的原因 (Seitz, Reyes, Tran, de Villarreal, & Haff, 2014)

(肌力越好, 衝刺的速度越快). 除此之外, 肌力的好壞, 也往往

是其他運動表現好壞的決定因素,  例如垂直跳 (vertical 

jump), 改變方向能力 (change of direction  ability), 

甚至決定參與競賽的等級( 肌力越強, 參與越高等級的賽事),

相關證明文獻, 請參考運動員肌力對於爆發力的影響(一)

牛頓圖(圖一)
圖片來源: ETSU 運動表現博士班體能訓練上課講義

肌力除了和運動表現有關, 和運動員爆發力的關係在哪裡啊? 

我們一般泛稱 “ 運動員的爆發力 ” , 其實指的是運動員神經

肌肉系統做功(work) 的速率 (rate), 又稱作 Muscle Power

(Stone et al., 2007), 對於所有 “競技”運動來說, 能在越短

的時間內, 產生最大的功率(Power), 往往是決定勝負的關鍵

因素!  

Power =  Work / time, 

Muscle Power 代表神經肌肉系統在單位時間內做的功,

在越短時間內做功越多, Power 越大.

舉例來說:

100 公尺衝刺競賽, 在越短的時間內完成, 誰就能贏得比賽 

(越短時間, 做越多的功, 產生越大Power), 同理適用於田徑

的許多項目 (200M, 400M 甚至是馬拉松比賽), 游泳項目, 

自行車項目...等等. 而對於鉛球等投擲項目,當施加在鉛球

(鐵餅, 標槍)的功越多, 投擲距離就越遠
(其他例子請參考 :http://performancemark.blogspot.com/2013/11/part-1.html). 

因為Work = Force * distance 

(功= 施加在物體上的力,以及物體位移的乘積),  

所以Power 又可以表示為

P =  Force * distance / time. 

單位時間內所移動的距離 (distance / time) 

等於速度( Velocity ), 所以最終 Power可以表示成力量

和速度的乘積, 也就是 P= F * V 

經由上面的解釋, 和對於牛頓第二運動定律的了解, 如果我們

希望增加 Muscle Power, 就應該要針對 F 和 V 這兩個限制

因素做加強,前面文章中提到, 肌力(strength) 等於人體產生 

F 的能力, 而 V 在這裡所代表的意義, 等同於肌肉收縮的速度,

所以要增加 Muscle Power, 我們必須要從提升最大肌力 

(F)+加速肌肉的收縮速度 (V)方面著手 

(Cormie, McGuigan, & Newton, 2011a) 

理論上來說, 要提高 Power 可以透過三種方式 
(Cormie, McGuigan, & Newton, 2011b)

第一, 設法提升最大肌力, 可以用 P = F * V 來表示

第二, 設法提升肌肉收縮速度, 可以用 P = F * V 來表示

第三, 同時提升最大肌力和肌肉收縮的速度, 

可以用 P = F * V 來表示

很不幸的!

最近研究發現, 肌肉的收縮速度是有上限的, 

為了要進一步提高運動員的爆發力, 必須要把重點放在最大

肌力的提升,意思是指, 我們可以透過訓練來提升肌肉收縮的

速度, 但因為生物化學(biochemical)的限制, 人類無法讓

肌肉收縮的速度無限制的提高 (Nyitrai et al., 2006). 

這時候, 若要提高 Muscle Power 的訓練重點, 還是要回到

最大肌力的訓練上面!

這就是為什麼提高最大肌力, 也會同時提升爆發力的原因!

因為提升最大肌力的同時 (增加 F), 你也同時在降低限制 

Muscle Power 的因子, 且同時提高人體移動的加速度 

(F= m * a),加上相關的研究結果(運動員肌力對爆發力影響

(二)的研究), 讓我們更有信心的說:要提高運動員的爆發力

表現, 首要的工作是要利用紮實的肌力訓練, 來提升選手的

最大肌力, 再來才是將重點放在增強式訓練, 來提高選手神經

肌肉系統伸張-收縮循環 (SSC) 的能力 (Haff & Nimphius, 

2012).(圖二)對於肌力相對較差的選手, 提升最大肌力可以同

時提高發力率(RFD) (window 1), 以及在負荷增加時提高爆

發力表現 (window 2),例如: 橄欖球選手在接受衝撞後還要繼

續跑動.

(圖二)圖片來源: ETSU 運動表現博士班體能訓練上課講義

第二個部分我會利用一些實際的例子, 尤其以自行車項目的

地車為例,如果你看完第一個部分覺得看不太懂, 

或是被一些公式和符號弄得眼花繚亂,別擔心!

第二個部分的內容,我會使用比較白話的方式來解釋, 

若如果看不懂的地方,也歡迎大家留言來互相討論.

第一個部分提到最大肌力對於運動員爆發力的重要性, 其中

一個決定選手最大肌力的因素, 就是肌肉的橫段面積 (Cross 

Section Area, CSA )(Cormie et al., 2011a);更白話一點, 

要提高爆發力, 就要提高肌肉的質量, 就可以提升肌肉做功的

速率, 也就是一般的爆發力 (Muscle Power),然而下一個階段

就是要利用重的負荷, 來提升最大肌力 (比喻:到這個階段的

訓練, 都是試圖增大車子的引擎), 最後一個階段, 才是將重點

放在動力輸出為主的訓練方式, 如增強式訓練, 藥球拋擲...等

等,這幾個過程需要依照選手的背景, 賽程, 訓練動作的選擇來

安排, 形成有系統性的週期化肌力訓練 (Haff & Nimphius, 

2012). 

要特別注意的是, 這個順序 (肌耐力-最大肌力-爆發力), 雖然

是有時間的先後順序, 但這不代表, 訓練肌耐力的時候就不能

夠有爆發力的訓練動作, 只是在某個時期的強調重點

(emphasis) 不同而已, 舉例來說: 肌耐力訓練時期, 

使用快速動作的方式執行 (例如:舉重動作中的上博), 

因為速度提升, 爆發力也會跟著增加, 尤其對於初學者或是

剛接觸肌力訓練的選手 (Stone et al., 2007). 

相同道理, 在最大肌力訓練期, 因為負荷重的關係, 一般來說

移動速度比較緩慢, 為了要顧及爆發力訓練中速度的元素, 

可以在熱身的時後以輕負荷執行快速動作, 達到維持肌肉爆發

力的效果(Stone et al., 2007).

現實生活當中, 選手們真的是這樣執行的嗎?!

答案是肯定的!!!!

(圖三)知名德國場地車手 Robert Förstemann 秀出驚人大腿
照片, 要展現出驚人的爆發力, 場地車手必須要有非常好的下肢最大
肌力.
圖片來源:http://www.dailymail.co.uk/news/article-2258143/Presenter-Sian-Welby-left-stunned-measuring-cyclist-Robert-F-rstemanns-freaky-28-inch-thighs.html


以下為Robert Förstemann 進行背蹲舉(大腿平行地面)

肌力訓練的影片:

1.個人最佳紀錄 Personal Record (PR)  8* 220kg 

(肌耐力/肌肥大訓練) :



2.個人最佳紀錄 Personal Record (PR)  2 * 260kg

(最大肌力訓練):




我簡單的估算, 體重90公斤的他,如果是用NSCA的公式

來計算, 他的 1RM Squat 大約是 273, 

1RM squat/ 體重= 3.04

3.下面這段影片, 是將他的專項表現的爆發力, 

做了最好的詮釋:



PS. 別擔心做完肌力訓練後會變成他這個樣子(尤其是女性

選手), 他的例子只是萬中取一, 且經過長期有計劃性的訓練, 

尤其是耐力選手, 因為基因的限制, 幾乎是不可能變成這個樣

子(除非打藥), 至於原因, 可以參考下列文章:

一些對於訓練的概念:
(http://performancemark.blogspot.com/2013/11/blog-post_12.html), 

耐力選手的肌力訓練原則:(http://performancemark.blogspot.com/2013/11/blog-post_19.html )

看完以上這些影片和一系列文章的內容後, 大家應該可以對

運動員肌力(strength)與爆發力(Muscle Power) 主題

有一點基本的概念,最後與大家分享的圖片(圖四), 

是同樣在研究運動員的肌力- 爆發力訓練,非常具有權威的澳洲

學者 Dr. Newton,  在 2013 澳洲肌力與體能訓練協會的

年度會議上, 針對運動員肌力(strength) 對於爆發力(Muscle 

Power) 訓練的總結: 

運動員的肌力, 是爆發力表現的基礎 ! 

同時也是運動員在爆發力表現上的限制因素,

如果原本肌力就差,基本上就限制在短時間內

展現力量的(muscle power)能力.

(圖四) 
圖片出處:2013 澳洲肌力與體能訓練協會的年度會議講義

結論:

回到最初的問題, 看起來 1RM 背蹲舉/ 體重 = 1.32 並不算

很差, 在文獻當中也被稱作”相對”較差 (relative weak), 

而不是肌力真的很不好,且根據教練的回覆, 國內的選手如果

可以達到這個數字, 也同樣可以從爆發力訓練中獲益, 

甚至 ” 沒有什麼好損失的 ”,

但如果訓練的目標, 是希望能夠在國際競技場上, 

與歐美國家的選手並駕齊驅, 而不是只侷限在亞洲, 

或者是在國內獲得好成績而已, 我想需要加強的部分,

已經非常的明顯了, 不是嗎?!

最後, 分享 Dr. Stone 常常跟我們說的一句話:

Want to be more powerful, get stronger ! Simple as that. 

想要更有爆發力, 先練得更強壯, 就這麼簡單!

- Dr. Mike Stone 


PS.運動員的肌力對於爆發力的影響, 牽涉到更廣的學理知識 

(生理, 生物力學),我只是儘量用簡單的方式來做介紹, 

想要有更進一步的理解, 可以參考 Dr. Cormie 在知名專業

期刊 Sports Medicine 上的兩篇綜評文章(參考文獻內).

參考文獻
Cormie, P., McGuigan, M. R., & Newton, R. U. (2011a). Developing maximal neuromuscular power Part 1-biological basis of maximal power production. Sports Medicine, 41(1), 17-38. doi: Doi 10.2165/11537690-000000000-00000
Cormie, P., McGuigan, M. R., & Newton, R. U. (2011b). Developing maximal neuromuscular power Part 2-training considerations for improving maximal power production. Sports Medicine, 41(2), 125-146. doi: Doi 10.2165/11538500-000000000-00000
Haff, G. G., & Nimphius, S. (2012). Training principles for power. Strength and Conditioning Journal, 34(6), 2-12. doi: 10.1519/Ssc.0b013e31826db467
Nyitrai, M., Rossi, R., Adamek, N., Pellegrino, M. A., Bottinelli, R., & Geeves, M. A. (2006). What limits the velocity of fast-skeletal muscle contraction in mammals? Journal of Molecular Biology, 355(3), 432-442. 
Seitz, L. B., Reyes, A., Tran, T. T., de Villarreal, E. S., & Haff, G. G. (2014). Increases in Lower-Body Strength Transfer Positively to Sprint Performance: A Systematic Review with Meta-Analysis. Sports Medicine, 1-10. 

Stone, M. H., Stone, M., & Sands, W. A. (2007). Principles and practice of resistance training. Champaign, IL: Human Kinetics 

*引用或節錄限全文三分之一內,請注明作者、原文標題與連結。其他問題,請來信與我聯繫

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