VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка показателей работоспособности организма спортсменов (баскетболистов) при разных микроклиматических условиях

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Строкова П.А. 1

---

1ФГАОУ ВО Первый МГМУ им И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет). РЦ "Медицинский Сеченовский Предуниверсарий"

Доброхотов Д.А. 1Осадченко И.В. 2

---

1Первый МГМУ им. Сеченова

2ФГБОУ ВО МГАФК

Работа в формате PDF

744.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

1. Введение

1.1 Актуальность исследования

За последние годы в России часто встаёт вопрос о нарушениях микроклиматических условий во время тренировочного процесса и соревнований спортсменов, что в свою очередь ведет к снижению их работоспособности. В основном, у спортсменов нарушается терморегуляция и теплообмен. Данные процессы играют основную роль в работе организма человека, особенно во время физических нагрузок. Изменение условий спортивной среды может привести к возникновению отклонений от нормы основных параметров состояния ведущих систем организма, травмам, утрате трудоспособности, появлению неблагоприятных последствий, вплоть до развития хронических заболеваний

1.2 Цель проекта

Выявить особенности влияния микроклимата спортивного зала на общую и специальную работоспособность спортсменов-баскетболистов.

1.3 Задачи

1. Изучить научные и методические материалы, характеризующие терморегуляцию спортсменов в различных микроклиматических условиях.

2. Определить тепловые ощущения спортсменов-баскетболистов при разных микроклиматических условиях с помощью анкетирования.

3.Провести оценку общей и специальной работоспособности отобранной группы.

1.4 Методы исследования

Анализ научной и методической литературы.

Анкетирование (опрос)

Оценка микроклиматических условий

Определение функциональных показателей

Методы математической статистики

1.5 Организация исследования

Исследование было проведено с сентября по ноябрь 2018 года на базе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московская государственная академия физической культуры» на кафедрах адаптивной физической культуры и спортивной медицины, теории и методики спортивных игр. В исследовании приняли участие 16 спортсменов-баскетболистов, обучающихся в ФГБОУ ВО МГАФК.

2. Обзор литературы

2.1 Строение и функции кожи человека

Процессы жизнедеятельности человека сопровождаются непрерывным теплообразованием в его организме и отдачей образованного тепла в окружающую среду.

Организм человека - это саморегулируемая система со внутренним источником тепла, в которой в нормальных условиях теплопродукция - количество образованного тепла - равна количеству тепла, отданного во внешнею среду – теплоотдаче.

Внутренняя температура тела остаётся постоянной благодаря регулированию интенсивности теплопродукции и теплоотдачи в зависимости от температуры внешней среды. А температура кожи человека при воздействии внешних условий меняется в относительно широких пределах.

Кожа является сложным многофункциональным внешним органом, тесно связанным с внутренними органами тела человека. Ни один из них не превосходит кожу по комплексности физиологических и патологических процессов, учитывая ее роль для всего обмена веществ и всех жизненных процессов организма.

Надежность защитных реакций оснащаются не столько механическими качествами кожи, сколько способностью к поддержанию, восстановлению поврежденных или утраченных структур или структурно-функциональных связей со всеми органами и системами. Поэтому кожа может использовать не только собственные возможности, но и ресурсы организма.

Кожа участвует в поддержании температуры тела, осуществляя это терморецепторами, потовыми железами, частью механизма, контролирующего обмен веществ, и густой сетью кровеносных сосудов, увеличивающихся при высокой температуре.

Рис. 1. Строение кожи

Терморецепторы (от греч. «thermos» – теплый) – это вид рецепторов, находящихся на кожной поверхности и во внутренних органах человека и необходимых для контроля за температурными изменениями.

Выделяют холодовые, с нормой чувствительности 28 - 38 градусов, и тепловые рецепторы, с нормой 35 - 43 градуса. При этом кожные холодовые рецепторы представлены более широким количеством, чем тепловые, и лежат на её поверхности. Наибольшая плотность распределения терморецепторов на лице, наименьшая - на подошве ног. Существуют специальные терморецепторы, осуществляющие контроль температуры крови, располагающиеся в гипоталамической области мозга.

У человека число потовых желез превышает 2 миллиона. По их числу различные анатомические области кожи располагаются в убывающем порядке: кожа лба и лица, тыльная сторона кистей и стоп, предплечья и голени, плеча и бедра, живота и груди. Общая потовыделительная поверхность кожи составляет около 5 м², по 500 желез на 1 см².

В приспособлении организма к постоянным или многократным воздействиям тепла, потовые железы под действием нервной регуляции становятся к нему более чувствительны, реакция их начинает протекать быстрее, секреция пота и выведение шлаков начинают усиливаются. Быстрее и равномернее увлажняется площадь кожи, с которой испаряется вода, а теплоотдача за счет испарения возрастает.

Теплообразование для человека – это один из важнейших способов поддерживания постоянства температуры тела.

Во-первых, тепло образуется как результат основного обмена, то есть при поддержании трансмембранных градиентов (концентрационных, электрохимических, осмотических и проч.); работе сердца и дыхательных мышц; перистальтике кишечника; поддержании тонуса гладких и скелетных мышц. Данный процесс происходит постоянно и не может регулироваться в целях сохранения теплового баланса организма.

Во-вторых, отделение тепла происходит при работе скелетных мышц. Иногда человек специально производит работу, чтобы согреться. Достаточно человеку сесть в постели, как валовой обмен (и теплопродукция) возрастают на 40-45%. Смена из положения сидя в положение стоя означает увеличение теплопродукции на 70%, хождение по комнате приводит к троекратному увеличению обмена. Из этого следует, что избыточное тепло должно быть немедленно выведено из тела.

При средних и высоких физических нагрузках тепла образуется так много, что строго определённое поддержание температуры тела становится энергетически невыгодным. В данных условиях система терморегуляции как бы позволяет температуре тела повыситься до максимального уровня, не ведущего за собой уменьшение активности ферментов (39.0-39.5°С), и пока возможно, поддерживает ее на предельном уровне. Если же теплопродукция очень велика, что даже при полном использовании механизмов теплоотдачи все же происходит последующий рост температуры тела, то дискомфортные ощущения вынуждают человека понизить уровень физической активности.

Третьим источником тепла может быть мышечная дрожь. Она способна повысить величину общего обмена в 5-6 раз в сравнении с основным обменом. Эта эволюционно молодая и очень эффективная терморегуляционная реакция используется организмом человека исключительно в ситуациях, если срочно нужно повысить температуру тела. Она получила название "сократительный термогенез" (СТ). Под этим термином понимают только образование тепла в результате холодовой дрожи.

Значительное влияние на состояние организма человека, его работоспособность, оказывает микроклимат (метеорологические условия) - климат внутренней среды помещений, который определяется действующими на организм человека совокупностями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения нагретых поверхностей.

Микроклимат помещений, в основном, влияет на тепловое состояние организма человека и его теплообмен с окружающей средой.

Несмотря на то, что параметры микроклимата помещений могут ощутимо колебаться, температура тела человека всё время остается постоянной (36,6 °С). Свойством человеческого организма поддерживать тепловой баланс называется терморегуляцией. Нормальное протекание физиологических процессов в организме возможно, только если выделяемое организмом тепло не прекращаясь отводится в окружающую среду. Отдача теплоты организмом человека во внешнюю среду происходит тремя основными способами: конвекцией, испарением и излучением.

Снижение температуры при остальных аналогичных условиях приведёт к росту теплоотдачи путем конвекции и излучения и может оказаться причиной переохлаждению организма.

При высокой температуре основная часть выделяемого тепла, уходит в окружающую среду при помощи испарения пота.

Если учитывать что микроклимат характеризуется не только высокой температурой, но и значительной влажностью воздуха, то пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожи.

Недостаточное количество влаги ведёт к интенсивному испарению влаги со слизистых оболочек и приводит к их пересыханию и эрозии, загрязнению болезнетворными микроорганизмами. Вода и соли, выводимые из организма потом, должны сменяться, поскольку их потеря ведёт к уплотнению крови и нарушению работы сердечно-сосудистой системы.

Повышение скорости движения воздуха обеспечивает усиление процесса теплоотдачи конвекцией и испарением пота.

Длительное влияние высокой температуры в совокупности со значительной влажностью может стать причиной накопления тепла в организме и гипертермии — состояние, при котором температура тела повышается до 38 - 40 °С.

При низкой температуре, значительной скорости и влажности воздуха происходит переохлаждение организма (гипотермия). Вследствие воздействия низких температур могут возникнуть различные травмы.

Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, принято называть дискомфортными. Методы снижения неблагоприятных воздействий микроклимата, достигается при помощи комплекса технологических, санитарно-технических, организационных и медико-профилактических мероприятий, смена старого оборудования на более современное. Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение комфортных условий в помещениях, оказывающих большое влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия или микроклимат, также зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным отделением теплоты в окружающую среду. Её количество зависит от уровня физического напряжения в определённых климатических условиях и составляет от 85 дж/с (в состоянии покоя) до 500 дж/с (при тяжёлой работе).

Теплоотдача организма человека находиться взаимосвязи с температурой окружающего воздуха и предметов, скоростью движения и относительной влажностью воздуха. Для того чтобы физиологические процессы в организме человека протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью удаляться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может оказаться причиной перегрева или переохлаждения организма и как следствие, ухудшении трудоспособности, быстрой утомляемости и потери сознания.

Одним из важнейших показателей теплового состояния организма является средняя температура тела (внутренних органов) порядка 36,5 С. Она находиться в зависимости от степени изменения теплового баланса и уровня энегрозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы при высокой температуре воздуха, температура тела может повыситься от нескольких десятых градуса до 1-2 С. Наивысшая температура внутренних органов, которую способен выдержать человек +45 С, минимальная +25 С. Основную роль в теплоотдаче играет температурный режим кожи. Её температура изменяется в довольно значительных пределах и при нормальных условиях средняя температура кожи под одеждой составляет 30 - 34 С. При неблагоприятных метеорологических условиях на отдельных участках тела она может понизиться до 20 С, а иногда и ниже.

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется при помощи конвекции, в результате омывания тела воздухом, теплопроводностью, излучением на окружающие поверхности и в процессе теплообмена при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами и при дыхании.

Вместе с потом организм лишается достаточно большого количества минеральных солей (до 1%, в том числе 0,4 - 0,6 NaCl). Потеря соли затрудняет способность крови удерживать воду и приводит к нарушению работы сердечно-сосудистой системы. Также при высокой температуре достаточно легко разрушаются углеводы, жиры, белки, что в свою очередь может послужить возникновению негативных последствий.

Считается допустимым для человека уменьшение его массы на 2-3% путём испарения влаги – обезвоживание организма. Обезвоживание на 6% приводит к нарушению или даже сбою умственной деятельности, снижению остроты зрения; испарению влаги на 15-20% приводит к летальному исходу.

Нормальное тепловое самочувствие возможно только тогда, когда теплоотделение человека полностью воспринимается окружающей средой, т.к. тогда имеет место тепловой баланс. В данном случае температура внутренних органов остаётся неизменной. Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде, происходит увеличение температуры внутренних органов, и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием «жарко». Перегревание приводит к гипертермии – перегреванию организма превышавшего допустимый уровень (до 38-39 С), с такими же симптомами, как и у теплового удара. В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем её воспроизводит человек, то происходит охлаждение организма характеризующееся понятием «холодно». Длительное воздействие пониженной температуры, большая подвижность и влажность воздуха, могут стать причиной охлаждения и даже переохлаждения организма – гипотемии.

Тепловое самочувствие человека, тепловой баланс в системе человек - окружающая среда зависит от температуры окружающей среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физического нагревания организма.

Постоянство температуры тела возможно лишь в том случае, если количество образовавшегося тепла равно количеству тепла, отдаваемого телом в окружающую среду. Из этого следует что, постоянство температуры тела обеспечивается сочетанием двух взаимосвязанных процессов - теплопродукции и теплоотдачи.

Если поступление тепла в организм равно его потере, то температура тела сохраняется на постоянном уровне. Если же теплопродукция превышает теплоотдачу, то температура тела повышается. В тех случаях, когда образование тепла меньше теплоотдачи, наблюдается понижение температуры тела.

2.2 Терморегуляция

Терморегуляция (греч. thermē тепло + лат. regulare упорядочивать) — это совокупность физиологических реакций организма, ведущих к обеспечению постоянство температуры тела.

Терморегуляцию принято подразделять на физическую и химическую.

Химическая терморегуляция реализуется через обмен веществ и через теплопродукцию таких тканей, как мышцы, печень, кишечник. Включение химической регуляции происходит, когда физической регуляции оказывается недостаточной для поддержания постоянства температуры тела.

Химическая терморегуляция имеет большое значение для поддержания постоянства температуры тела, как в нормальных условиях, так и при изменении температуры окружающей среды.

У человека увеличение теплообразования происходит в результате усиления интенсивности обмена веществ отмечается, в частности, тогда, когда температура окружающей среды опускается ниже оптимальной температуры, или зоны комфорта. Наиболее интенсивное теплообразование в организме происходит в мышцах. Если даже человек лежит неподвижно, но с напряженной мускулатурой, окислительные процессы, а вместе с тем и теплообразование повышаются на 10%.

Небольшая двигательная активность приводит к увеличению теплообразования на 50—80%, а тяжелая мышечная работа — на 400—500%.

В условиях холода теплообразование в мышцах повышается, даже если человек находится в неподвижном состоянии. Это объясняется тем, что охлаждение поверхности тела, воздействуя на рецепторы, усваивая холодовое раздражение, рефлекторно возбуждает беспорядочные непроизвольные сокращения мышц, проявляющиеся в виде дрожи. При этом обменные процессы организма значительно возрастают, повышается потребление кислорода и углеводов мышечной тканью, что и влечет за собой увеличение теплообразования. Даже произвольная имитация дрожи ведёт за собой повышение теплообразование на 200%.

В химической терморегуляции, кроме мышц, значительную роль играют печень и почки. Температура крови печеночной вены выше температуры крови печеночной артерии, что указывает на активное теплообразование в данном органе. При охлаждении тела теплопродукция в печени увеличивается. Освобождение энергии в организме происходит за счет окислительного разрушения белков, жиров и углеводов. Поэтому все механизмы, которые контролируют окислительные процессы, контролируют и теплообразование.

Физическая терморегуляция происходит путем изменений отдачи тепла организмом. Отдача постоянно образующегося в организме тепла контролируется изменением теплопроводности кожи, подкожного жирового слоя эпидермиса и волосяного покрова. Теплоотдача в существенной мере регулируется динамикой кровообращения в теплопроводящих и теплоизолирующих тканях. С увеличением температуры окружающей среды в теплоотдаче начинает доминировать испарение. К физическим методам терморегуляции также принято относять основные механизмы теплоотдачи.

2.3 Основные механизмы теплоотдачи

Тепло из организма человека в основном удаляется через кожу, а также посредством дыхания. Отдача тепла происходит по законам физики следующими путями:

- излучением тепла (радиацией);

- проведением тепла (конвекцией);

-т еплопроводностью соприкасающихся с телом предметов (кондукцией);

-расходом тепла путем испарения с поверхности кожи и легких.

Теплоизлучение- это передача тепла в форме лучистой энергии с поверхности тела человека на окружающую его среду, имеющую более низкую температуру. Количество тепла, выделяемого излучением, зависит от температуры поверхности тела, температуры окружающих тело стен и поверхностей, их возможности излучать тепло, величины площади тела и окружающих поверхностей, расстояния и взаимного положения тела и окружающих его поверхностей. Теплоотдача излучением в состоянии покоя человека составляет 43-50% всей потери тепла.

В теплообмене человека конвекцией и радиацией участвует в среднем 75% всей поверхности тела.

Особенность этого пути еще и в том, что радиационных потерь тепла человек долго не обращает внимание и потому не предохраняется от них. Это является причиной многих простудных заболеваний, как общих, так и особенно локальных — радикулитов, миозитов и т.п. Конечно, одежда снижает потери тепла радиацией. Холодные стены желательно обшивать термоизоляционными материалами (деревом или тканью).

При условиях жаркого климата может осуществляться и обратный процесс. Человеческое тело получает дополнительное количество тепла в результате излучения окружающих его предметов (стены, скалы, барханы). Особое значение имеет прямое воздействие солнечного излучения на организм человека. Свободная хлопковая одежда хорошо защищает тело от такого рода излучения.

Теплопроведение (конвекция) является непосредственной отдачей тепла с кожи прилегающей к ней предметам или частицам воздуха либо воды. Проведение облегчается конвекцией, т е. сменой нагретых частиц воздуха или воды другими, более холодными.

Конвекция повышается при наличии ветра, течения воды, а также при беге, плавании, спортивных и подвижных играх. Однако не стоит забывать, что конвекция понижает температуру тела лишь в тех случаях, когда внешняя температура ниже температуры тела человека. Горячий ветер пустыни не охлаждает, а, наоборот, нагревает тело. Наличие одежды также меняет интенсивность конвекции. К примеру, костюм аквалангиста предохраняет пловца от переохлаждения при длительном прибывании в холодной воде.

Проведение находиться в зависимости от теплопроводности среды. Так, теплопроводность воздуха мала, а воды велика. Потому-то охлаждение тела в воде происходит значительно быстрее, чем на воздухе. Холодный влажный воздух понижает температуру тела быстрее, чем сухой воздух той же температуры. Вместе с тем во влажном воздухе, имеющем высокую температуру, охлаждение тела затруднительно из-за ухудшения испарения пота с поверхности кожи.

Теплопроводность (кондукция) реализует передачу тепла от поверхности тела человека к соприкасающимся с ним твердым предметам или материалам внешней среды. Для человека стоящего этот путь теплоотдачи имеет наименьшее значение. Промокшая обувь увеличит теплопроведение. Если же человек сядет и, особенно, ляжет, площадь контакта с землей, полом и т.п. многократно возрастет и соответственно увеличатся потери тепла. Конечно, наивысшее значение этот путь теплоотдачи приобретает в случае, когда человек лежит на холодной земле в мокрой одежде (теплоизолирующие свойства одежды при этом ухудшается в 20 раз).

Теплопередача кондукцией через воздух составляет очень незначительную величину, так как коэффициент теплопроводности неподвижного воздуха равен 0,00083 ккал/см × сек × ч × С.

Последний из возможных путей теплоотдачи - испарение жидкости (пота) с поверхности тела.

В зависимости от температуры окружающей среды и степени физической активности человека величина потоотделения может варьироваться от пренебрежимо малой до нескольких сот граммов и даже килограммов за один час. В особых лабораторных условиях удавалось получить около 5 кг/ч.

Процесс теплоотдачи испарением с поверхности кожи и легких человека в условиях комфорта составляет 23-29% всей теплоотдачи.
Количество испаряющегося пота находиться в тесной взаимосвязи со скоростью движения воздуха, величины поверхности тела, покрытой потом, и с разностью парциальных давлений (PК - PB); которая меняется в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха.

Полностью обнаженный человек может испарять в 1 ч не более 700 г пота. Если потоотделение превышает эту величину, "избыток" жидкости стекает с тела.

Затраты энергии на образование этого "избыточного" количества пота оказываются совершенно бесполезными и только ухудшают тепловое состояние организма. И в данном случае одежда, легко впитывающая пот, а затем его испаряющая, является средством защиты, которым не следует пренебрегать (охлажденная испарением пота одежда забирает некоторое количество тепла кожи путем радиационного обмена).

Пот не единственная жидкость, испаряющаяся с поверхности тела человека. За сутки примерно 600 г воды (или 25 г/ч) испаряются, походя потовые железы, непосредственно через стенки капилляров кожи и слизистых оболочек. Это так называемое неощутимое испарение. Оно происходит и тогда, когда человек не потеет, то есть в условиях холода.

Испарение жидкости со слизистых оболочек верхних дыхательных путей насчитывает лишь несколько процентов от общих влагопотерь здорового человека, но значительно возрастает у больного, особенно при выраженном учащении дыхания. Потери тепла испарением сводятся к минимому при высокой влажности воздуха и максимальны при низкой. Небольшое количество тепла выделяется с выдыхаемым воздухом, температура которого приблизительно равна +35°С, а также с экскрементами.

Отношение между количествами тепла, испаряющимися с тела человека различными путями, в принципе определяется температурой окружающей среды. Также становиться очевидным, что при температуре окружающей среды 35°С испарение остается единственным путем теплоотдачи. Это даёт понять, почему человек намного легче переносит климат аридной зоны (сухие пустыни), чем юмидной зоны (влажные тропические леса экваториального пояса).

3. Проведение эксперимента

3.1 Анкетирование

В своей работе я использовала такую форму опроса, как анкетирование.

По сущности вопросы делились на объективные (об образовании, возрасте, уровне спортивной квалификации и др. опрашиваемого) и субъективные, которые выявляли отношение опрашиваемого к условиям занятий в спортивном зале.

Предложенная спортсменам анкета представлена ниже.

Анкета оценки влияния условий занятия на состояние занимающегося

А) Ваше общее самочувствие во время занятия (здесь и далее отметьте нужный критерий)?

Б) Какие вы оцениваете условия комфортности занятий по следующим параметрам?

В) Если вы почувствовали, какие-то индивидуальные ощущения в какой-то момент занятия, то укажите, что именно и в какой момент (после чего) вы это почувствовали?

________________________________

Благодарим за участие!

3.2 Определение параметров микроклимата

Для определения параметров микроклимата был использован прибор Vantage Pro2 – он производит измерение температуры и влажности воздуха, а также рассчитывает THSW-индекс и тепловой индекс.

Данный прибор измеряет не только температуру и влажность воздуха, но и давление, скорость и направление ветра в помещении, Ультрафиолетовое излучение.

Рисунок 2. Прибор Vantage Pro2 для измерения микроклиматических показателей

3.3 Термометрия

Термометрия - это метод измерения температуры тела, кожи в различных точках.

В настоящей работе использовался бесконтактный инфракрасный термометр NF-3101 с памятью, производитель: Apexmed International B.V.

(Нидерланды).

Рисунок 3. Бесконтактный инфракрасный термометр NF-3101

Прибор направлен на измерение температуры тела и окружающей среды в промежутке от 0°С до 100°С. Безопасный, компактный, легкий и достаточно точный, прибор даёт возможность измерять температуру в течение 1 секунды. Данные параметры термометра особенно полезны при измерении температуры тела и твёрдых поверхностей (стен).

Температура кожи спортсменов измерялась в 5-ти точках, с последующим вычислением средневзвешенной температуры поверхности тела по формуле Н.К.Витте:

СВТк = 0,07Тлоб+ 0,5Тгрудь+ 0,05Ткисть+ 0,18Тбедро+ 0,20Тголень

В исследовании использовалась одинаковая типология точек измерения кожных температур.

Значение средневзвешенной температуры кожи как одного из наиболее значимых объективных показателей теплового состояния человека подтверждается многократными исследованиями.

3.3 Определение теплового баланса занимающегося физической культурой испортом

Для установления теплового баланса занимающегося ФКиС определялись следующие показатели: площадь поверхности тела, уровень теплоотдачи радиацией, уровень теплоотдачи конвекцией, количество испаряющейся влаги.

Площадь поверхности тела тестируемого рассчитывалась по следующей формуле:

S = 0.203 × (М × 0,425) × (Р × 0,725)

где S - поверхность тела, м2; M - масса тела, кг; Р - рост, м.

Уровень теплоотдачи радиации (R, ккал в мин) считается по следующей формуле:

R = 0.093 х S ( ТСТ – ТП )

где S - поверхность тела (м²); ТСТ - средняя температура окружающих стен (С); ТП - температура поверхности тела (СВТ кожи, С).

Уровень теплоотдачи конвекцией (С, ккал в мин) - рассчитывается по следующей формуле:

С = 0.10 × (0.5 + v1/2 ) × S × (ТВ - ТП)

где v - скорость движения воздуха (м/сек); S - площадь поверхности тела (м²); ТВ - температура воздуха (С); ТП - температура поверхности тела (СВТ кожи, С).

Количество испаряющейся влаги (Р, г) рассчитывается по формуле:

Р = 0.6 + α × (ТВ - 10)²

где Р - количество испаряющейся влаги (г/мин); α – коэффициент, В - температура воздуха (С) .

На базе величины потоотделения (Р) определяем величину теплоотдачи испарением по формуле:

Е = -0.585 × Р

где Е - величина теплоотдачи испарением влаги, ккал/мин;

- 0.585 - коэффициент скрытой теплоты парообразования, ккал/г.

Тепловой баланс определён по формуле:

Q = M – (R + C + E)

где Q- тепловой баланс; М- теплопродукция; R- теплоотдача радиацией; С – теплоотдача конвекцией; Е – теплоотдача испарением.

Тепловой баланс (Q) может быть нулевым — состояние теплового комфорта, отрицательным — условия переохлаждения, положительным — условия перегревания.

3.4 Определение общей и специальной работоспособности спортсменов -баскетболистов

В моём исследовании я использовала Гарвардский степ-тест. Данный тест был разработан в Гарвардском университете (США) в 1942 году и представлял собой универсальный метод оценки физической работоспособности.

Гарвардский степ-тест – это способ оценить уровень физической подготовки человека посредством реакции его сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку.

Данный тест дает возможность оценить, насколько быстро организм восстанавливается после непродолжительной интенсивной нагрузки. Выносливость организма человека зависит от скорости возвращения сердечно-сосудистой системы к своему привычному ритму работы. Чем быстрее это происходит, тем выносливей человек.

Этот степ-тест применяют для отслеживания снижения или увеличения степени тренированности.

Методика проведения: испытуемый поднимается на скамейку высотой 50 см в течение 5 мин в заданном темпе. Темп восхождения постоянный и равняется 30 циклам в 1 мин. Каждый цикл состоит из четырех шагов. Темп задается метрономом 120 ударов в минуту. После завершения теста обследуемый садится на стул и в течение первых 30 с. на 2-й, 3-й и 4-й минутах подсчитывается ЧСС.

ЧСС за первую минуту отдыха после нагрузки не учитывают, в этом есть и плюсы, и минусы. Плюс в том, что в раннем восстановительном периоде пульс зависит от многих факторов, не связанных с работой мышц. Минус в том, что недостаточно учитывается индивидуальная реактивность сердечно-сосудистой системы на первой минуте восстановления.

Таблица 1. Высота ступени и длительность нагрузки

О физической работоспособности спортсмена судят по индексу Гарвардского степ-теста (ИГСТ) определяется по формуле:

где ИГСТ - в баллах;

t - время поднятия на ступеньку в сек; f1, f2, f3 пульс за 30 сек на 2, 3 и 4-й минутах восстановления.

В таблице 2 представлены оценочные критерии величины Гарвардского степ-теста для здоровых нетренированных лиц, в сравнении со спортсменами.

Таблица 2. Оценка величины индекса Гарвардского степ-теста

Специальная физическая работоспособность определялась по специальным тестам.

«Иллинойс Тест»

Для проведения данного теста необходимо иметь 8 конусов, секундомер и ровную поверхность площадки. Первый конус устанавливаем на месте старта. Второй конус устанавливаем точно напротив него на расстоянии 10 метров. Этот конус будет служить точкой смены направления движения. С такой же целью и на таком же расстоянии, должен быть установлен конус напротив места финиша. Расстояние между конусами, обозначающими «Старт» и «Финиш» должно составлять 5 метров.

Ровно по центру, между конусами, обозначающими «Старт» и «Финиш», строго по вертикали, с интервалом 3.3 метра, устанавливаем ещё 4 конуса.

Рисунок 4. Схема выполнения теста «Иллинойс»

Спортсмен начинает выполнение по команде тренера из положения «лёжа лицом в пол». Маршрут движения спортсмена от старта до финиша указан на прилагаемом рисунке 4.

«Дэнвер» (гладкий)

По сигналу участник начинает движение змейкой. Пройдя последний, шестой конус, участник возвращается по прямой линии вниз площадки. Расположение конусов и маршрут движения участника показаны на прилагаемом рисунке 4. Основной задачей тестируемого участника является прохождение на высокой скорости всей дистанции, и показать максимально возможный результат. Время фиксируется с помощью секундомера.

Правилами данного теста предусмотрены штрафные санкции в случае:

а.) Если участник во время своего движения, по каким-либо причинам пропустит один из конусов;

б.) Если участник во время движения заденет один из стоящих конусов;

За каждое допущенное нарушение участнику добавляется по 5 секунд к показанному им времени.

Все несоблюдения правил теста вносятся в протокол и складываются, затем всё это умножается на 5 секунд и полученный результат суммируется с результатом, зафиксированном на секундомере, на финише.

«Дэнвер» (дриблинг)

По сигналу спортсмен начинает своё движение, обводя поочерёдно, расставленные в определённом порядке конусы. Пройдя последний, шестой конус, спортсмен возвращается по прямой линии вниз площадки. Расположение конусов и маршрут движения спортсмена показаны на прилагаемой схеме. Задачей спортсмена является прохождение на высокой скорости всей дистанции, и показать максимально возможный результат. Время фиксируется с помощью секундомера (рисунок 5).

Рисунок 5. Схема расположения конусов и маршрут движения спортсменов при выполнении тестов «Дэнвер» гладкий и дриблинг

Правилами данного тестирования предусмотрены штрафные санкции для спортсмена в случае:

а.) Если спортсмен во время своего движения, по каким-либо причинам пропустит один из конусов;

б.) Если спортсмен во время движения заденет один из стоящих конусов;

За каждое допущенное несоблюдение правил теста спортсмену добавляется по 5 секунд к показанному им времени.

Все нарушения вносятся в протокол и суммируются, затем всё это умножается на 5 секунд и полученный результат приплюсовывается к результату, зафиксированному на секундомере, на финише. Полученное время вносится в протокол как суммарное время спортсмена.

Комплекс № 2.

На рисунке 6 показан подробный план дистанции, состоящей из восьми этапов. На каждом этапе участнику необходимо выполнить определённое задание:

1. Скоростной дриблинг с последовательной обводкой четырёх конусов.

2. Бросок из-под корзины сразу после дриблинга.

3. Бросок в прыжке (можно из опорного положения) из правого верхнего угла трёхсекундной зоны.

4. Бросок в прыжке (можно из опорного положения) из левого верхнего угла трёхсекундной зоны.

5. Скоростной дриблинг с последовательной обводкой трёх конусов.

6. Передача мяча тренеру и получение ответного пасса.

7. Заключительный бросок из-под корзины сразу после дриблинга.

8. Выполнение двух бонусных штрафных бросков.

Рисунок 6. Схема выполнения комплекса №2

Правила выполнения условий тестирования.

По сигналу тренера участник начинает скоростную обводку конусов. Первый конус он должен пройти с дриблингом левой рукой, затем выполнить перевод мяча на правую руку и следующий конус пройти с дриблингом правой рукой и так далее.

После прохождения последнего конуса участник продолжает движение к щиту и сходу выполняет бросок по корзине. Если бросок оказывается результативным, то участник переходит к следующему этапу, если первый бросок будет неудачным, то необходимо будет сделать вторую попытку забросить мяч в кольцо. После второй попытки, чем бы она ни закончилась, участник должен переходить к следующему этапу дистанции.

Бросок из правого верхнего угла трёхсекундной зоны можно выполнять любым удобным по технике способом, главное условие, чтобы во время начала выполнения броска одна нога участника находилась в контакте с линией, обозначающей границу этого этапа. Такое же требование предъявляется и к выполнению броска из левого верхнего угла трёхсекундной зоны. После каждой неудачной попытки в бросках по корзине, участник сам идёт за отскочившим мячом и с дриблингов возвращается к месту выполнения повторного броска.

После завершения бросков из левого верхнего угла трёхсекундной зоны, участник приступает к скоростной обводке трёх конусов. Первый конус он обводит обязательно павой рукой, второй левой, затем снова правой и приходит к линии, от которой ему надлежит выполнить передачу мяча тренеру. Участник самостоятельно выбирает любой удобный для него вариант передачи мяча, главное сохранять контакт одной ногой с линией, обозначающей границу этого этапа. Тренер отдаёт обратно мяч участнику, используя технику передачи двумя руками от груди. Это обязательное требование этого этапа. Во время ожидания ответного пасса, участник продолжает сохранять с линией, обозначающей границу этапа. После получения мяча, участник продолжает движение к щиту и с ходу выполняет бросок по корзине. Если бросок будет результативным, то время на секундомере останавливается, если потребуется второй бросок, то секундомер должен останавливаться в момент отрыва мяча от руки бросающего участника.

Сразу же после этого участник переходит на линию штрафного броска. Теперь ему предстоит выполнить два броска. Броски выполняются по всем правилам игры в баскетбол. После первой попытки мяч участнику подаёт тренер, секундомер в это время не работает.

Премии и поощрения

За каждый результативный штрафной бросок участник получает бонусы в виде уменьшения показанного времени на две секунды. Например, если участник реализовал два штрафных броска, то его результат прохождения дистанции уменьшается на четыре секунды.

Штрафные санкции

Штрафные санкции состоят из добавления двух секунд к результату прохождения дистанции за каждую из нижеперечисленных ошибок:

Пробежка.

Пронос мяча.

Двойное ведение мяча.

Если в момент начала выполнения броска из верхнего угла трёхсекундной зоны не было контакта с линией, обозначающей границу этапа.

Неправильное прохождение первого конуса во время скоростного дриблинга.

Если во время выполнения передачи мяча и обратного его получения, участником будет потерян контакт с линией обозначающей границу этапа.

Пропуск одного из конусов во время дриблинга.

4. Результаты исследования

4.1 Микроклиматические условия в спортивном зале

В начале исследования была проведена оценка действующих нормативных актов (СанПиН 2.4.2.1178 – 02, СП 31-112-2004 «Физкультурно-спортивные залы»; СНиП 2.08.02-89 «Общественные здания и сооружения»; СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»; ВСН 46-86 «Спортивные и физкультурно-оздоровительные сооружения: нормы проектирования») который показал, что температура воздуха в спортзалах должна составлять +15 - +17 °С; подвижность воздуха 0,2 – 0,3 м/с; воздухообмен - 80 м³/ч на одного баскетболиста; а относительная влажность воздуха - в пределах 40 - 60% .

Данные показатели предусмотрены для всех спортивных помещений, не учитывая вида спорта и характера занятий, а также пола, возраста и спортивной квалификации.

Далее в сентябре-ноябре 2018 г. было выполнено исследование параметров микроклимата спортивного (баскетбольного) зала МГАФК. Исследование было проведено 3 раза (см. таблицу 3).

Таблица 3. Показатели микроклимата спортивного баскетбольного зала МГАФК

В первом исследовании микроклиматические не соответствовали действующим нормативным актам, т.к. t воздуха составила 19C, относительная влажность воздуха была 61% и скорость движения воздуха составила 0,1 м/с. Во втором исследовании показатели микроклимата спортивного зала соответствовали нормативам (tв=17C, относительная влажность – 56%), исключение составил показатель скорости движения воздуха, он был ниже и составил 0,15 м/с. В третьем исследовании все показатели соответствовали действующим нормативным актам: tв=15C, относительная влажность – 49%, скорость движения воздуха – 0,25 м/с.

4.2 Тепловые ощущения спортсменов

При проведении анкетирования спортсменов (n=16) оценивались их тепловые ощущения во время тренировочного занятия по следующим субъективным ощущениям: холодно, прохладно, слегка прохладно, комфортно, слегка тепло, тепло и жарко. При обработке полученных данных оказались следующие результаты:

- в первом исследовании (сентябрь) – 2 спортсмена ответили, что их ощущения были «слегка тепло» (12,5%), 4 ответили – «тепло» (25%) и 10 человек ответили «жарко» (62,5%);

- во втором исследовании (октябрь) – 2 спортсмена определили свои ощущения как «слегка прохладно» (12,5%), 3 определили – «комфортно» (18,7%), 7 человек – «слегка тепло» (43,5%), 4 спортсмена – «тепло» (25%);

- в третьем исследовании (ноябрь) – 1 спортсмен теплоощущения определил как «прохладно» (6,3%), 2 спортсмена – «слегка прохладно» (12,5%), 11 спортсменов ответили - «комфортно» (68,7%), 2 спортсмена – «слегка тепло» (12,5%).

Рисунок 1. Тепловые ощущения спортсменов в течение исследования

Как мы видим из диаграммы, наиболее комфортно спортсмены ощущали себя в третьем исследовании.

4.3 Определение теплового баланса спортсменов

Определение теплового баланса баскетболистов показало следующие результаты, представленные в таблице 4.

Средний рост спортсменов баскетболистов составил 192,3±5,64 см на протяжении 2-х месяцев исследования, на третьем месяце исследования средний рост спортсменов составил 192,8±4,98 см, это мы объясняем, что средний возраст баскетболистов 19,34 лет, процессы роста у них еще продолжаются.

Масса спортсменов в первое исследование составила 90,76±3,08 кг, во второе исследование - 89,63±2,97 кг и в третье - 88,87±2,54 кг, снижение массы тела мы объясняем тем, что спортсмены подошли к соревновательному периоду в оптимальном функциональном состоянии.

Площадь поверхности тела спортсменов снижалась незначительно с 2,2±0,61 м² до 2,18±0,41 м².

Таблица 4. Результаты исследования

С изменением микроклиматических условий изменялся и тепловой обмен.

Показатели теплопродукции человека при выполнении им работы различной степени физического напряжения, были предложены Витте Н.К. (1956). Во время тренировочного занятия на различных этапах подготовки (подготовительный, предсоревновательный и соревновательный периоды) степень физического напряжения была одинакова и соответствовала напряженной физической работе на уровне ЧСС 150-170 уд/мин.

Теплоотдача у спортсменов возрастала со снижением температуры воздуха, влажности в спортивном зале и возрастанием скорости движения воздуха. Тепловой баланс в первом исследовании составил 3,4 ккал/мин., во втором исследовании - 2,0 ± 0,2 ккал/мин. Это определяет положительный тепловой баланс, который может способствовать перегреванию организма, особенно в первом исследовании. В третьем исследовании тепловой баланс составил 0,5 ± 0,08 ккал/мин., который тоже является положительным, но показатели незначительные и приближены к состоянию теплового комфорта, что было и отмечено спортсменами при анкетировании.

4.4 Определение работоспособности спортсменов

Общую работоспособность спортсменов-баскетболистов я определила по Гарвардскому степ-тесту. Результаты выполнения Гарвардского степ-теста представлены в таблице 5.

Таблица 5. Результаты выполнения гарвардского степ-теста

спортсменами–баскетболистами (n=16)

В начале эксперимента, при неблагоприятных микроклиматических условиях у 3 спортсменов ИГСТ был на среднем уровне, у 5 – выше среднего и у 8 спортсменов – на хорошем уровне. Во втором исследовании ИГСТ улучшился: на среднем уровне остался только у 1 баскетболиста, у 4 – выше среднего, у 10 – на хорошем уровне, у 1 – отлично. В третьем исследовании при комфортных микроклиматических условиях получились такие результаты: у 2-х спортсменов ИГСТ был выше среднего уровня, у 11 спортсменов ИГСТ был на хорошем уровне и у 3 спортсменов на отличном уровне.

Рисунок 8. Средние значения ИГСТ исследуемых спортсменов

В зависимости от климатических условий изменялся индекс гарвардского степ-теста. При неблагоприятных условиях средний ИГСТ находился на уровне 87,5 усл.ед. (оценка – выше средней). Когда микроклиматические условия приближались к комфортным ИГСТ возрос во втором исследовании на 4,9 усл.ед, а в третьем исследовании – на 9,3 усл.ед. по сравнению с первым исследованием и на 4.4. усл.ед. по сравнению со вторым исследованием.

Все спортсмены (n=16) выполняли тесты технической программы. Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6. Результаты выполнения технических тестов

Как видно из таблицы. Результаты выполнения контрольных технических тестов улучшались от первого к третьему исследованию. В «Иллинойс Тесте» результаты улучшились на 0,24 с по сравнению с первым исследованием. В тесте «Дэнвер» (гладкий) улучшение произошло на 0,14 с, а в тесте «Дэнвер» (дриблинг) – на 0,17 с. При выполнении технического комплекса № 2 спортсмены улучшили показатели на 0,25 с.

5. Выводы

1. Анализ литературных и методических источников показал, что тепловой баланс занимающихся физической культурой и спортом тесно взаимосвязан с микроклиматическими условиями спортивных сооружений. К параметрам микроклимата спортивных залов предъявлены следующие требования: температура воздуха должна составлять в спортзалах +15 +17 °С, относительная влажность 40 - 60 %, подвижность воздуха - 0,2 – 0,3 м/с; воздухообмен - 80 м³/ч на одного человека. Данные показатели предусмотрены для всех спортивных помещений без учета вида спорта и характера занятий, а также пола, возраста и спортивной квалификации.

2. Анкетирование показало, что тепловые ощущения во время тренировочного занятия у спортсменов-баскетболистов зависят от показателей микроклимата в спортивном зале. При микроклиматических условиях, не соответствующих нормативным актам (tв=19C, относительная влажность – 61%, скорость движения воздуха – 0,1 м/с), ни один из спортсменов не ответил, что его тепловые ощущения соответствовали комфорту, наибольшее количество ответов было «жарко» (62,5%). При показателях микроклимата во втором исследовании (tв=17C, относительная влажность – 56%, скорость движения воздуха – 0,15 м/с), только 3 спортсмена определили тепловые ощущения, как комфортные (18,7%), наибольшее число спортсменов (7) определил сои ощущения как «слегка тепло» (43,5%). Наиболее комфортно спортсмены ощущали себя в третьем исследовании (tв=15C, относительная влажность – 49%, скорость движения воздуха – 0,25 м/с), так ответили 11 спортсменов (68,7%) из 16 опрошенных.

3. Уточнение характеристик микроклимата спортивного зала МГАФК при помощи специальных приборов позволило раскрыть направленность его влияния на работоспособность спортсменов-баскетболистов.

Полученные в результате исследования данные указывают на то, что некомфортные микроклиматические параметры спортивного зала негативно воздействуют на общую и специальную работоспособность спортсменов-баскетболистов, тем самым, снижая эффективность тренировочного процесса. Общая работоспособность по индексу гарвардского степ-теста (ИГСТ) увеличивалась по мере улучшения микроклиматических условий и тепловых ощущений самих спортсменов с 87,5 у.е. до 96,8 у.е. Специальная работоспособность, которая определялась по специальным техническим тестам для баскетболистов, также возрастала по мере улучшения микроклиматических условий. В «Иллинойс Тесте» результаты при нормальных микроклиматических условиях улучшились на 0,24 по сравнению с микроклиматическими условиями не соответствующими нормативным актам. В тесте «Дэнвер» (гладкий) улучшение произошло на 0,14 с, а в тесте «Дэнвер» (дриблинг) – на 0,17 с. При выполнении технического комплекса № 2 спортсмены улучшили показатели на 0,25 с.

4. Полученные в результате исследования данные доказывают, что микроклиматические условия спортивного зала, оказывая воздействие на тепловые ощущения, играют важную роль в обеспечении общей и специальной работоспособности спортсменов. Только в комфортном микроклимате возможен эффективный тренировочный процесс.

Список литературы

Мельников, Д.С. Физиологические основы терморегуляции при мышечной работе. Учебно-методическое пособие /Д.С. Мельников. - СПб.: СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта, 2006. -27 с.

Федеральный стандарт спортивной подготовки по виду спорта баскетбол (с изменениями на 23 июля 2014 года). Приказ Министерства спорта Российской Федерации от 10 апреля 2013 года N 114.

Граевская, Н.Д. Спортивная медицина: курс лекций и практические занятия. Учебное пособие / Н.Д.Граевская, Т.И.Долматова - М.: Советский спорт. - 2004. - 304 с.

Гигиена физической культуры и спорта : учебник / под ред. В. А. Маргазина, О. Н. Семеновой, Е. Е. Ачкасова. — 2 е изд., доп. — СПб. : СпецЛит, 2013 — 255 с.

СП 332.1325800.2017 СПОРТИВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ. ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СП 31-112-2004 Физкультурно-спортивные залы.

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов

СанПиН 1567-76. Санитарные правила устройства и содержания мест занятий по физической культуре и спорту