[科普中国]-肌肉收缩的功率

在讨论肌肉做功时，涉及做功所需要的时间是十分必要的。从肌肉工作能力来说，时间因素是极其重要的。如果两群肌肉做的功一样多，那么短时间完成这一功的肌肉，显然其能力较大。物理学中把单位时间所作的功称为功率，即：

即功率是力与速度的乘积。在运动技术中，通常把力和速度的乘积称为爆发力，因此，功率又被称为肌肉收缩的爆发能力。在体育运动中，人体所能输出的功率或爆发力的大小是十分重要的。如短跑的起跑和疾跑，其加速度的大小取决于功率值的大小。起跳和投掷动作效果，同样也都取决于功率的大小。

肌肉作等长收缩时功率等于零，在非等长收缩时，功率等于力与速度的乘积，其值可由肌肉收缩的张力-速度曲线计算出来。由于肌肉工作时张力与速度呈反变关系，要满足肌肉收缩力和收缩速度同时都达到最大，从而获得最大功率，实际上是不可能的。功率的最大值应出现在速度和张力的最佳值处。这个最佳值，即力和速度的最佳匹配条件都大约为它们最高值的35%，此时，肌肉输出的功率或产生的爆发力最大。因此，在运动实践中，要发挥肌肉工作的最大输出功率或产生最大爆发力，肌肉作业的理想负荷应是中等负荷，并以尽可能快的速度进行收缩。

肌肉收缩时消耗的能量，被转变为功及热。在等长收缩时机械功等于零，因而，其化学反应能全部释放变成热。在作非等长收缩时，能量的一部分消耗于做功上，另一部分转变成热，所以，肌肉工作消耗的总能量是做功所消耗的能和所产生的热能的总和。肌肉工作的机械效率（η）是完成的机械功（W）与消耗的总能量（E）的比率：

人的机械效率一般为25%～30%。如熟练的步行为33%。人的机械效率不是常数，以肌肉活动条件为转移，其大小取决于肌肉活动时负荷和收缩速度。适宜的负荷和适宜收缩速度所实现的机械效率最高。而适宜负荷和适宜速度也不是固定不变的，它们取决于神经肌肉的机能状态。运动训练有助肌肉工作机械效率的提高。

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牛文鑫 - 助理教授 - 同济大学医学院