В мире фитнеса есть вещи, которые на первый взгляд кажутся нелогичными, и именно поэтому они не становятся очевидными, пока кто-то не объяснит их суть. Одним из таких явлений является взаимосвязь между движением рук и ног. Мы привыкли тренировать руки, выполняя отжимания или поднимая тяжести, а ноги — с помощью приседаний, прыжков и бега. Мы считаем, что сильные руки нужны, чтобы толкать, поднимать и наносить удары, а мощные ноги — чтобы бегать, прыгать и бить ногами.
Однако на самом деле всё гораздо сложнее. Чтобы понять это, представьте, как трудно бежать, если ваши руки связаны за спиной. В таких условиях прыжки становятся практически невозможными, а удары ногами теряют всю свою силу. И наоборот, травма ахиллова сухожилия или растяжение бедра у боксера значительно ослабит его удары кулаками. Почему так происходит?
Чтобы понять, почему и как руки помогают нам бегать, а ноги — бить, нам нужно посмотреть, как сила передается через человеческое тело и затем превращается в движение. Для этого нам понадобится немного физики. Для ясности мы максимально упростим ситуацию. Итак, начнем с базовой идеи, что любое движение — это результат реакции. Реакция равна и противоположна действию. Таким действием является соприкосновение человеческого тела с землей.
Отталкиваясь от земли ногами, мы начинаем действие, которое приводит к равной и противоположной реакции. Эта реакция и есть та сила, которая проходит через наши ноги, чтобы мы могли ходить, бегать, танцевать, толкаться и прыгать. Части тела, участвующие в генерации энергии на уровне земли, ее передаче через тело и передаче на руки (и наоборот), называются кинетической цепью[1].
Кинетическая цепь требует оптимальной анатомии, физиологии и механики, а выполнение удара, броска, прыжка или удара ногой требует синхронизации нескольких различных фаз. Каждая из этих фаз регулируется определенным физическим и психическим состоянием. Любой мощный толчок, удар, прыжок или бросок требует идеальной синхронизации всех звеньев кинетической цепи. Если эта система работает неправильно, тело начинает бороться само с собой: мы быстрее устаём, двигаемся менее эффективно, тратим больше энергии даже на простые действия. Именно поэтому так трудно бежать со связанными руками — тело вынуждено компенсировать нарушение естественного баланса, что увеличивает нагрузку на мышцы и ускоряет усталость.
Сильные руки нуждаются в сильных ногах
Если посмотреть на боксера в момент удара, можно заметить, что он не просто двигает рукой — его тело задействует всё сразу. Он отталкивается от земли ногами, поворачивает корпус и только потом выбрасывает кулак вперёд. Это означает, что на самом деле мы наносим удары руками, используя ноги[2].
Исследование, опубликованное в 2014 году в Annals of Sports Science, подтвердило, что сила удара зависит от ног. Исследователи изучили движения олимпийских боксеров и выяснили, что их ноги играют решающую роль в передаче импульса вверх по кинетической цепи, позволяя высвободить максимальную мощность удара[3].
Этот же принцип можно увидеть в других видах спорта. Например, гольфисты знают, что для мощного удара по мячу нужно правильно переносить вес тела. Теннисисты используют так называемый «эффективный толчок ногами» для сильных подач[4]. Еще интереснее то, что исследование, опубликованное в British Journal of Sports Medicine[5], показало, что если игрок сокращает амплитуду движений, не задействуя ноги в полной мере, нагрузка на его плечи и локти возрастает в несколько раз.
В то время как использование ног для отталкивания от земли с целью генерирования силы теперь становится понятным, и мы все видим, насколько важны сильные ноги в различных видах спорта, от бокса до гольфа, сложнее интуитивно понять ценность сильных рук в таких видах деятельности, как бег и прыжки.
Быстрые ноги нуждаются в быстрых руках
Physics, again, comes to the rescue. To understand the role arms play in activities such as running and jumping we need to consider the body as a system through which travels energy. Energy is generated from the contact of the feet with the ground and, in turn, it generates motion and motion has momentum. The classic physics equation that explains all this says that mass x velocity = momentum. Momentum is defined as the ‘quantity” of motion an object has. A one kilogram ball rolling slowly on the ground, for instance, contains a lot less motion, or momentum than the same ball travelling through the air because it has just been kicked.
На помощь снова приходит физика. Чтобы понять, какую роль играют руки в таких видах активности, как бег и прыжки, нужно рассматривать тело как систему, по которой движется энергия. Энергия генерируется при соприкосновении ног с землей и, в свою очередь, порождает движение, а движение обладает импульсом. Классическое уравнение физики, объясняющее все это, гласит: масса x скорость = импульс. Импульс определяется как «количество» движения объекта. Например, килограммовый мяч, медленно катящийся по земле, обладает гораздо меньшим движением, или импульсом, чем тот же мяч, летящий по воздуху, потому что его только что пнули.
Итак, в тот момент, когда мы хотим бежать и наши ноги ударяются о землю, у нас появляется импульс, а значит, мы начинаем двигаться. Вот тут-то все и становится интересным. Импульс в длинной кинетической цепи, такой как человеческое тело, требуется средство коррекции. Причина этого кроется в расположении наших ног на внешних краях тела. Очевидно, что это необходимо для того, чтобы правильно балансировать, когда мы стоим, и для того, чтобы иметь возможность максимальной подвижности в стороны, а также вперед и, при определенном изменении положения, назад.
Однако такое расположение приводит к тому, что когда наша нога с силой ударяется о землю, она создает движение, которое не только толкает тело вперед, но и немного в сторону. Так, например, правая нога будет толкать тело вперед и влево, а левая — вперед и вправо. Как кинетическая цепь, тело работает, чтобы противостоять боковому уклону движения каждый раз, напрягая и расслабляя определенные группы мышц. Эта деятельность увеличивает расход энергии на физиологически затратную деятельность и уменьшает энергию, доступную для создания и поддержания импульса движения вперед[6].
TЧтобы проверить теорию о том, что руки повышают эффективность и снижают расход энергии при беге, исследователи из Университета Колорадо в Боулдере (США) собрали 13 опытных бегунов и предложили им пройти различные тесты, которые отслеживали положение тела и потребление кислорода, когда они бежали с разным положением рук.
При каждом изменении положения рук исследователи обнаружили, что расход энергии и общая метаболическая нагрузка, испытываемая бегуном, значительно возрастают[7]. Более конкретно, данные показали, что бегунам требовалось на 3 % больше энергии, когда они держали руки за спиной, на 9 % больше, когда руки были сложены на груди, и на 13 % больше энергии, когда они бежали с руками за головой.
Изменение положения рук и соответствующее увеличение расхода энергии также согласуется с увеличением импульса, которое происходит из-за перераспределения массы тела. С руками за спиной мы обладаем большей подвижностью, а значит, можем перестраиваться после каждого шага, хотя с энергетической точки зрения это дорогого стоит. С каждым изменением положения рук теряется все больше и больше подвижности. Проще говоря, вы не можете быстро бежать ногами, если ваши руки не могут двигаться так же быстро, чтобы уравновешивать движение тела и поддерживать импульс движения вперед.
Роль, которую играют руки в ускорении скорости ног, подчеркивается в исследовании 2018 года, проведенном среди мастеров боевых искусств Тхэквондо. Сравнивая параспортсменов, страдающих от потери или частичной потери руки, с полностью трудоспособными мастерами[8], исследователи обнаружили, что параспортсменам приходится учиться использовать оставшуюся руку по-другому, чтобы компенсировать потерю конечности и сохранить максимальную мощность удара.
Выводы
Сила передаётся через тело снизу вверх: ноги создают импульс, а руки помогают его направить. Однако эффективность движения формируется сверху вниз: руки балансируют тело, помогая ногам работать быстрее и экономичнее.
Можно сколько угодно развивать силу ног, но без правильного использования рук движение будет неэффективным. Точно так же мощные руки без прочных ног не дадут достаточной силы удара. Настоящая физическая мощь — это не просто сила отдельных мышц, а слаженная работа всего тела.
Когда ноги, руки и корпус работают как единое целое, человек становится быстрее, сильнее и выносливее. Это и есть секрет кинетической цепи.
Источники
1. Sciascia A, Cromwell R. Kinetic chain rehabilitation: a theoretical framework. Rehabil Res Pract. 2012;2012:853037. doi:10.1155/2012/853037
2. Journal of Physical Education and Sport ® (JPES), 17(4), Art 287, pp. 2538 - 2543, 2017 online ISSN: 2247 - 806X; p-ISSN: 2247 – 8051; Kinematic and kinetic analysis of throwing a straight punch: the role of trunk rotation in delivering a powerful straight punch.
3. Cheraghi, Mahdi & Agha-Alinejad, Hamid & Arshi, Ahmed & Shirzad, Elham. (2014). Kinematics of Straight Right Punch in Boxing. Annals of Applied Sport Science. 2. 39-50. 10.18869/acadpub.aassjournal.2.2.39.
4. Kovacs M, Ellenbecker T. An 8-stage model for evaluating the tennis serve: implications for performance enhancement and injury prevention. Sports Health. 2011;3(6):504‐513. doi:10.1177/1941738111414175
5. Elliott B. Biomechanics and tennis. Br J Sports Med. 2006;40(5):392‐396. doi:10.1136/bjsm.2005.023150
6. Arm swinging saves energy, Kathryn Knight, Journal of Experimental Biology 2014 217: 2431 doi: 10.1242/jeb.110346
7. Christopher J. Arellano, Rodger Kram, The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it? Journal of Experimental Biology 2014 217: 2456-2461; doi: 10.1242/jeb.100420
8. Kinoshita, M., & Fujii, N. (2018). Kicking Motion Difference Between Affected Arm Position.
