Kuvvet Dr. Murat Çilli Sakarya Üniversitesi Beden Eğitimi ve Spor Yüksekokulu Antrenörlük Eğitimi Bölümü Referanslar: Bompa, Dick, Dündar, Fox, Harre, Letzelter, Matveyev Hazir T. Aşçı A.
Kas Kuvveti Hollman a göre kuvvet; bir dirençle karşı karşıya kalan kasların, kasılabilme yada bu direnç karşısında belirli bir ölçüde dayanabilme yeteneğidir. Kuvvet, içsel (kassal vb.) ve dışsal (yerçekimi kuvveti, sürtünme kuvveti vb.) dirençleri aşmayı sağlayan sinir-kas yeteneği olarak tanımlanabilir. Sporcunun ulaşabileceği en yüksek kuvvet (F mak ) hareketin mekaniksel özelliğine (harekete katılan kas gruplarının büyüklüğü ve sayısı) ve ilgili kas gruplarının kasılma büyüklüğüne bağlıdır. Kuvvet, yön, büyüklük ya da uygulama noktası tarafından belirlenebilir. Net kuvvet; bir kasın gerilme ve gevşeme yoluyla bir dirence karşı koyabilme özelliği olarak ifade edilir.
Kuvveti Etkileyen Faktörler Morfolojik-Fizyolojik Faktörler Koordinatif Faktörler Motivasyonel Faktörler İntermuscular (kaslararası) koordinasyon İntramuscular (kasiçi) koordinasyon
Morfolojik-Fizyolojik Faktör: Sporcunun antropometrik ölçüleri, kas metabolizması gibi özellikleridir. Koordinatif Faktör: Morfolojik ve fonksiyonel yeteneklerin İşbirliğini kapsar. İntermüskular (kaslar arası)koordinasyon, bir harekete katılan kasların birbiri ile etkileşim halinde olmasıdır. İntramüsküler (kas içi) Koordinasyon, ise bir kastaki Bireysel liflerin birbiriyle senkronize etkileşimidir. Motivasyonel Faktör: Sporcudaki motivasyon sporcunun kuvvetini en iyi biçimde kullanmayı sağlar.
Isometric Actions Isotonic Actions Concentric Eccentric Isokinetic Actions
İzometrik veya farklı hızlarda dinamik kas kasılmalarına bağlı olarak ortaya koyulan kuvvet, üç ana başlıkta sınıflandırılabilir 1- Maksimum kuvvet 2- Kuvvette devamlılık 3- Çabuk kuvvet.
Maksimum Kuvvet Sinir-kas sisteminin istemli bir kasılma sonucu ortaya çıkardığı en büyük kuvvettir. Maksimum kuvvet, dış direnç ile bu dirence karşı uygulanan kuvvetin eşit olması durumunda maksimum izometrik kuvvet (MİK) olarak adlandırılırken; konsentrik bir kasılma ile yerçekimine karşı ortaya koyulan en yüksek kuvvet de dinamik maksimum kuvvet (DMK) veya bir tekrarda kaldırılabilen maksimum kuvvet (1TM) adını alır.
Kuvvette Devamlılık Uzun süreli birçok kez tekrarlanan kasılmalarda sinir-kas sisteminin yorgunluğa karşı koyabilme yetisidir. Bu özelliğe yönelik dinamik olarak planlanan birçok ağırlık antrenmanı yönteminin temel hedefi, istemli olarak uygulanan düşük hareket hızı ile fizyolojik kas kesit alanının diğer bir değişle kas hipertofisinin arttırılmasıdır.
Çabuk Kuvvet (Güç) Sinir-kas sisteminin yüksek hızda bir kasılmayla dış dirençleri yenebilme yeteneğidir. Sinir-kas sistemi, kasın elastik ve kasılabilir elemanlarının refleks sistemiyle birlikte çalışmasıyla hızlı bir yüklenme ve tepkiyi kabul eder ve uygulayabilir. Başlama kuvveti, bir tekniği başlatmak için gerekli olan kuvvet olarak tanımlanır ve yaklaşık olarak ilk 30milisaniye içerisindeki kuvvet üretimi anlamına gelir. Patlayıcı kuvvet, kısa bir süre içerisinde kasın konsantrik bir kasılma ile yüksek miktarda kuvvet uygulayabilmesi olarak tanımlanır. Elastik kuvvet, kasın eksantrik kasılmasının hemen arkasına konsentrik bir kasılma ile sergilemiş olduğu, kısa süre içerisinde yüksek miktarda kuvvetin hızlı bir şekilde uygulanmasıdır.
KUVVETİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER Kas Fibril Tipi Kas, ne kadar hızlı kasılabildiğine ve bu kasılmayı ne kadar sürdürebildiğine bağlı olarak temelde iki sınıflamaya ayrılır. Bu sınıflandırma her kas hücresinin biyokimyasal ve performans özelliklerine dayanmaktadır. Dolayısıyla, insan vücudunda bulunan kas fibrilleri hızlı kasılgan ve yavaş kasılgan olarak iki kategoride incelenir. Hızlı kasılan fibriller aynı zamanda hızlıglikolitik ya da Tip IIb fibrilleri olarak; yavaş kasılan fibriller, yavaşoksidatif veya Tip I fibrilleri olarak tanımlanırlar.
Yavaş kasılan (Slow Twitch-ST) Motor nöronları incedir ve 10 ile 180 fibril uyarır. Maksimal kuvvet üretimi sırasında uyarı frekansı Tip I fibrillerde en fazla 40 / saniye civarındadır. Maksimal kuvvet oluşumu sırasında MİK nın 1/3 ¼ üne kadar sadece ST ler devreye girer. FT ler ancak daha fazla kuvvet gerektiren kasılmalarda aktive olur. Aşağıdaki özelliklerin çoğu sürekli bu düşük uyarı frekansı ile uyarılma/kasılmadan kaynaklanır (Tip II fibrillerde 80-100/saniye civarında olabilir) Hücre çapları hızlı kasılan (FT) fibrillerin yarısı kadardır. Kapillarizasyon daha fazladır, dolayısıyla kanlanmaları fazladır. Böylece kas ve kan arasında daha iyi bir oksijen karbondioksit alışverişi ve daha etkin bir enerji kaynağı (karbonhidrat ve yağ asidi) alımı gerçekleşir. Kırmızı görünmelerinin nedeni kanlanmanın daha fazla olmasıdır. Yüksek miktarda miyoglobin (oksijeni kas hücresi membranından mitokondri ye taşıyan madde), bol miktarda mitokondri içerirler. Oksidatif enzim aktiviteleri yüksektir (Yağları ve karbonhidratları okside etme kapasiteleri daha fazladır). Trigliserit içeriği daha fazladır. Bu sebeplerle oksidatif (aerobik) kapasiteleri yüksektir.
Miyozin ATPaz enzim aktivitesi düşüktür. Bu durum yavaş çapraz köprü oluşumu ve yavaş hamle vurumuna neden olur. Yavaş kasılmasının bir nedeni de budur. Glikojen içerikleri Tip II (FT) fibril tipleriyle aynıdır. Glikolitik enzimleri azdır (örneğin glikolizin anahtar enzimi olan PFK: fosfofruktokinaz aktivitesi FT fibrillere göre oldukça düşüktür. ATP ve CP (kreatin fosfat) yıkımını sağlayan enzimlerin aktiviteleri ise FT lerin yaklaşık 1/3 ü kadardır. Bu sebeplerle Glikolitik (anaerobik) kapasiteleri düşüktür. Yorgunluğa dayanıklıdırlar. Fazla güç üretemezler. (Uyarı frekansı düşüklüğünden ve buna bağlı olarak hücre içi özelliklerin uygun olmamasından dolayı) Postür için önemlidirler. Maraton koşucularının ST oranı % 50-95 civarı ve ortalaması da % 80 dir.
Hızlı kasılan (Fast Twitch-FT) Motor nöronları kalındır ve 300 800 fibril uyarır. Maksimal kuvvet üretimi sırasında uyarı frekansı Tip II fibrillerde 80-100 /saniye civarına kadar çıkabilir. Maksimal kuvvet oluşumu sırasında MİK nın 1/3 ¼ ünden sonra işe katılırlar. Aşağıdaki özelliklerin çoğu sürekli yüksek uyarı frekansı ile uyarılma/kasılmadan kaynaklanır. Kapillarizasyon Tip I e göre daha azdır, dolayısıyla kanlanmaları daha azdır. Bu sebeple, oksijen ve enerjetik maddelerin hücreye alımı ve atıkların uzaklaştırılması çok iyi olmaz. Beyaz görünmelerinin nedeni kanlanmanın daha az olmasıdır. Sarkoplazmik retikulum ağı daha gelişkindir. Düşük miktarda miyoglobin, mitokondri içerirler ve oksidatif enzim aktiviteleri düşüktür. Bu sebeplerle oksidatif (aerobik) kapasiteleri düşüktür. Miyozin ATPaz enzim aktivitesi yüksektir. Bu hızlı çapraz köprü oluşumu ve hamle vurumu yaratır. Hızlı kasılmaya yardımcı olan unsurlardan biri de budur.
Glikojen içerikleri Tip I (ST) fibril tipleriyle aynıdır. Glikolitik enzimleri daha fazladır (PFK aktivitesi ST fibrillere göre oldukça yüksektir. ATP ve CP (kreatin fosfat) yıkımını sağlayan enzimlerin aktiviteleri ise ST lerin yaklaşık 3 katı kadardır. Bu sebeplerle Glikolitik (anaerobik) kapasiteleri yüksektir. ST lerin iki katı kadar hızlı kasılma ve güç üretirler. (Yüksek uyarı frekansından ve buna bağlı olarak gelişmiş olan hücre içi özelliklerinden dolayı). ST lere göre 2 3 kat büyük kuvvet üretirler. Hücre çapları ST fibrillerin yaklaşık iki katı kadardır. Çabuk yorulurlar. Sprint, tenis, halter vb. gibi yüksek güç ve kuvvet üretimi gerektiren aktivitelerde kullanılırlar. Sprinterlerin FT % 50-80 civarı ve ortalaması da % 65 dir.
Fibril Tipi Dağılımı ve Antrenmanlarla Değişimi Kişilerin kol ve bacak kaslarındaki fibril tipleri benzerdir. Soleus istisnadır; Bu kasta büyük oranda ST bulunur. ST ve FT fibril tipleri arasında bir dönüşüm olmadığı yaygın bir görüştür. Bununla beraber, aerobik antrenmanlarla FT den ST ye anaerobik antrenmanlarla da ST den FT ye dönüşümler saptanmıştır. Ancak, bu değişimin oranı sadece % 1-2 oranındadır.
DÜNYA ŞAMPİYONU MARATONCULARIN GASTROKNEMİUS KASLARI % 93 VE ÜZERİNDE YAVAŞ KASILAN KAS LİFİNE SAHİPKEN DÜNYA ŞAMPİYONU OLAN SPRİNTERLER İÇİN BU ORAN % 25 DİR.
Kas Kesit Alanı Kasın ortaya koyduğu kuvvet miktarı ile kasın kesit alanı arasında açık bir ilişki bulunmaktadır. Kas büyüklüğündeki artış temel olarak kas fibrillerinin sayıca artmasından değil, fibrillerin çapındaki artışın (hipertrofi) bir sonucudur. Sarkoplazmik ve myofibrilar olmak üzere iki kas fibril hipertrofisinden sözedilebilir.
Kas fibrilinin sarkoplazmik hipertrofisi, sarkoplazmadaki (kas fibrilleri arasındaki yarı akışkan maddelerdeki) ve kas kuvvetine direk olarak katkısı bulunmayan ve kasılgan olmayan proteinlerdeki büyüme ile tanımlanır. Bu tür bir hipertrofik gelişimde kas kesit alanında artış olmakla birlikte kas kuvvetinde bir artış meydana gelmez. Myofibrillar hipertrofi, aktin ve myosin flamentleri ile birlikte kas fibril çapındaki artma ile tanımlanır. Bu tür hipertrofik gelişimde ise kasılabilir proteinlerin sentezlenmesine bağlı olarak kas kuvvetinde artış meydana gelir. Kuvvet antrenmanları sonucunda heriki kas lifi alanında da gelişme olmakla beraber Tip II fibrilleri alanında daha fazla artış olur.
Sinir Uyarım Sıklığı Uyarım sıklığı kas fibrilinin bir saniyede aldığı sinir uyarım sayısı olarak tanımlanır. Merkezi sinir sistemi (MSS) sinir yolu ile kası farklı sıklıklarla (10-60 uyarım/sn) uyarabilir. Motor sinirler MSS tarafından yüksek sıklıkta uyarılırlarsa, kas fibrillerinin uyarılma sıklığı artar ve dolayısıyla da kasın ortaya koyduğu kuvvet miktarı da artar. Buna göre, bir kasın en yüksek kuvveti ortaya koyabilmesi için hem bütün kas fibrillerinin uyarılması hem de bu kas fibrillerinin yüksek uyarılma sıklığı ile uyarılması gerekmektedir.
Koordinasyon Eklem hareketinde ortaya koyulan kuvvetin miktarı, agonist, antagonist ve sinerjist kaslar arasındaki uyuma bağlı olarak belirlenir. Yüksek düzeyde kuvvet ortaya koyabilmek için agonist kas grupları büyük miktarda kuvvet uygulayabilmesi ve bununla birlikte eş zamanlı olarak da antagonist kas gruplarının gevşemesi gerekmektedir. Bu durum koordinasyondaki gelişimi gerektirir ve dolayısıyla da kuvvet ortaya koyabilmek bir miktar öğrenilmiş beceridir.
Mekanik Faktörler Kasılma Hızı-Kuvvet Kasın yaratabileceği kuvvet, kasılma hızına bağlıdır. Hızlı kasılmalarda maksimum kuvvet azdır. Kas uzarken ya da ağırlığı indirirken, en çok kuvveti oluşturabilir; ağırlığı sabit tutarken, daha az kuvvet oluşturur; ancak bu, ağırlığı kaldırırken oluşturabildiğinden daha fazladır.
Kas daha hızlı kısaldıkça daha az kuvvet üretir. A.V. Hill, 1939 Hız (m.s -1 ) 12 9 6 3 0 0 20 40 60 80 100 Yük (%) Bacak ekstansiyon hareketinde farklı yüklerde (% 1TM) ortaya konulan hareketin hızı. Yük arttıkça hareketin hızı azalır.
Kuvvet (N) 350 300 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 zaman (ms) Üç farklı sporcunun maksimal bir kasılma sonucu ortaya koydukları en yüksek kuvvete ulaşma zamanları
Kasın Yönü ve Tutunma Noktası Tendonun eklemden ne kadar uzak bir noktaya tutunduğu, kasılma hızını belirler. Eklemden uzak bir noktaya tutunmuş kaslar daha hızlı kasılabilme yeteneğine, ekleme yakın noktaya tutunmuş kaslar daha fazla kuvvet oluşturmaya yatkındır. Kişiler arasında küçük anatomik farklılıklar da olabilir ve bu sportif performansı etkiler.
Elastik Depolama ve Boşaltma Kasılma, kasılma öncesi bir germe sonrası gerçekleştiğinde, kastendon bölgesindeki elastik enerjinin depolanması ve boşalması ile daha büyük bir kuvvet oluşumu olmaktadır. Bu aslında, negatif bir kasılmayı pozitif kasılmanın takip etmesidir. Kasılma öncesi gerilme olmadığı durumlara göre, daha fazla kuvvet ortaya çıkacaktır. Sıçrama öncesi hafif çömelme, ya da fırlatma öncesi geriden kolun ya da bacağın getirilerek gerilmesi, buna bilinen örneklerdir. Antrenmanla, kas içindeki elastik yapıların arttığı bilinmektedir. Bu da, kas içindeki kuvvet aktarımını kolaylaştıracaktır.
Gerilme Aktif Gerilme Toplam Gerilme Pasif Gerilme Uzunluk
Uzunluk-Kuvvet İlişkisi Kasın yaratabileceği gerim sadece kasılan liflerin özelliklerinden olmayıp, ayrıca kas içinde elastik yapıların gerilmesinden de etkilemektedir. Dinlenik durumdaki kas giderek daha fazla uzatılırsa, içindeki gerim giderek artacaktır. Kasın değişik uzunluklardaki maksimal kasılması, değişik gerim oluşumuna yol açacaktır. Kas lifleri en büyük gerimi, kasın istirahat uzunluğunda iken yaratırlar. Liflerin ve elastik yapıların birlikte yaratacağı en yüksek gerim, kasın dinlenik durumundakinden biraz daha fazla uzunlukta iken ortaya çıkar.
KUVVET ANTRENMANLARINA UYUM Kuvvet antrenmanı yapan yetişkin ve çocuklarda kuvvette artış meydana gelmektedir. Kuvvetteki bu artış, kuvvet antrenmanının başlaması ile birlikte erken dönemde sinir-kas uyumundaki artışa bağlı olarak meydana gelirken, antrenmanın sürdürüldüğü geç dönemlerde ise kassal uyumun bir sonucudur.
Sinir-Kas Uyumu Kuvvet antrenmanının erken döneminde, yaklaşık olarak ilk iki hafta sonunda meydana gelen kuvvet artışı %10 civarındadır. Bu dönemde, sporcu yüksek uyarılma eşiğine sahip motor üniteleri uyarabilme yetisini kazanır ve agonist kasları daha fazla uyarabilmeyi öğrenir. Bununla birlikte, antagonist kasların gevşeyebilmesi ve sinerjist kasların uygun şekilde harekete katılımının sağlanması da bu öğrenme sürecinin bir parçasıdır. Dolayısıyla bu dönemde meydana gelen kuvvet artışının nedeni, hareketi öğrenmeye bağlı olarak oluşan koordinasyon gelişimine bağlanmaktadır.
Kassal Uyum Kuvvet antrenmanının geç dönemlerinde elde edilen kuvvet artışı, kasın yapısında meydana gelen değişim mekanizmalarından kaynaklanır. Bu mekanizmalardan birincisi, kas fibrilinin çapındaki artış olarak tanımlanan kas hipertrofisidir. Bir kuvvet antrenmanı seansının myofibril protein sentezine neden olduğu ancak kas kesit alanındaki artışın haftada üç gün uygulanan kuvvet antrenmanlarında 8 haftalık bir süreci aldığı belirtilmektedir. Kuvvet artışındaki ikinci mekanizma ise kas fibril sayısındaki artış olarak tanımlanan kas hiperplazisidir. İnsanlarda kas fibril sayısının arttırılabilmesi tartışılmakla beraber, çok yüksek kas gücü kullanılan durumlarda genişlemiş kas liflerinin boyuna yarılarak sayılarının artması sonucu toplam kas kitlesi de artar.
Kas atrofisi Kasın total kitlesinin (hücre çaplarında küçülme) azalmasıdır. Kaslar kullanılmaz ya da ancak çok zayıf kasılmalar için kullanılırsa atrofi meydana gelir. Kasta denervasyon sonucu da atrofi gelişebilir.
Örneğin 16 HAFTALIK KUVVET ANTRENMANI İLE KASIN; KİTLESİNDE %18 PROTEİN MİKTARINDA %17 RNA MİKTARINDA %26 KUVVETİNDE %66 ARTIŞ SAĞLANABİLİR
Kas Gücü Genellikle Kas Kuvveti ile karıştırılan bir kavramdır. Güç, birim zamanda gerçekleştirilebilen iş kapasitesini ifade eder. Sportif performansın değerlendirilmesinde Kuvvetten ziyade bu kuvvetin ne kadar kısa sürede ne kadar fazla iş yapabildiği önemlidir. Aynı kas kuvvetine sahip iki sporcunun yaptıkları iş ve güç değerleri farklı olabilir.
Power Velocity of Shortening
Kuvvet ve Kuvvette Devamlılık Testleri Güç Testleri Anaerobik güç kapasite Testleri
Kuvvet ve Kuvvette Devamlılık Testleri 1RM Tests Muscle Fiber RM Test İzokinetik kuvvet testi El kavrama kuvveti Arın kuvveti testi Gövde kuvveti İzometrik sırt kuvveti İzometrik testler
Anaerobik Güç Testleri Sıçrama ve Koşu Testleri Dikey sıçrama Su içinde dikey sıçrama ( su topu ) Bosco ErgoJump Tests: Squat Jump, CounterMovement Jump, Derinlik Sıçraması Çoklu Sıçrama Durarak uzun atlama Durarak 3 yada 5 adım sıçrama Margaria Kalamen güç testi
Atma ve Vurma Testleri Oturarak sağlık topu atışı Baş üstünden sağlık topu atışı Durarak sağlık topu atışı Dekatlon atışları Yumruk, tekme vuruş testleri
Anaerobic Kapasite Tek egzersiz içeren testler Wingate test 500m kürek ergo test Cunningham-Faulkner test 300 yard mekik testi 60 Yardmekik (NFL) 300m koşu 400m koşu 800m koşu
Tekrarlı sprint testleri Sprint yorgunluk testi RAST (Koşu temelli anaerobik sprint test) Fosfat yenilenme testi FIFA Interval testi 1 Henman mekik testi