Vad är styrka?

Styrka är något som betyder olika saker, beroende på sammanhanget.

I strongman-tävlingar deltar konkurrenter i flera evenemang, som var och en är utformade för att testa sin "styrka" på olika sätt.

Och medan vissa starka idrottare är mycket dominerande i sin sport och nästan alltid slutar mycket, är tävlingarnas placering sällan identisk för varje evenemang, vilket indikerar att varje idrottare uttrycker ”styrka” mest effektivt på olika sätt.

Även inom idrottsvetenskap definieras ”styrka” ofta på mycket olika sätt, beroende på den forskargrupp som skriver upp experimentet, den tidigare litteraturen om det ämnet och studiens mål.

Sammantaget gör detta det mycket svårt att ha en meningsfull konversation om ”styrka” och hur man kan göra människor starkare, eftersom alla börjar med en annan bild i sina tankar om vad ”styrka” betyder.

Så vad betyder ”styrka” egentligen?

Vad betyder "styrka"?

Ur ett vetenskapligt perspektiv är ”styrka” ett mått på kraftproduktion.

Om du kan visa "styrka" betyder det att du kan producera kraft. Om du ökar din "styrka" genom att bli starkare, betyder det att du kan producera mer kraft än när vi testade dig senast.

Vi kan mäta förmågan att producera kraft på flera sätt, allt från det mycket enkla (att lyfta den tyngsta vikt som möjligt) till komplexet (utöva kraft i en dynamometer).

Och ändå, även om vi använder exakt samma övning (som en bicepscurl), påverkar metoden som vi använder för att mäta kraftproduktion värdet vi sedan registrerar i en sådan grad att vi lika gärna kan mäta helt olika saker.

Vad påverkar vår förmåga att producera kraft?

Även när vi överväger tester av * exakt * samma muskelgrupp, finns det dussintals saker som kan påverka vår förmåga att producera kraft, och många av dem har ingenting att göra med våra muskler.

Vissa avser miljön som vi befinner oss i, eller vårt psykologiska tillstånd.

Andra dessa relaterar till hur vår hjärna och centrala nervsystemet samordnar kraftproduktion, i olika ledvinklar, hastigheter, belastningar och stabilitetsförhållanden.

Men det finns också tre mycket grundläggande biologiska faktorer i muskeln som avgör hur mycket kraft vi kan producera. Dessa produceras av de inre funktionerna av själva muskelfibrerna.

Dessa faktorer är:

  1. längd-spänning relationen
  2. krafthastighetsförhållandet
  3. kraftförstärkning under förlängning

Dessa grundläggande biologiska faktorer inuti muskel innebär att vi * omedelbart * kan ändra mängden kraft vi kan producera genom att (1) hitta ledvinkeln där våra muskler är i stånd att arbeta hårdast, (2) röra sig långsammare, eller (3) låta en muskel förlängas medan den arbetar.

Låt oss titta närmare på var och en av dessa i tur och ordning.

# 1. Förhållandet längd-spänning

Längdsspänningsförhållandet är observationen att muskelfibrer har en optimal längd för att producera kraft. Detta innebär att hela muskler också har en längd där de är starkast, och följaktligen finns det en ledvinkel vid vilken vår bicepskrullning (till exempel) kraft är störst.

Den viktigaste faktorn som ligger bakom denna observation är mängden överlappning mellan trådarna eller "myofilamenten" inuti muskelfibrerna som rör sig mot varandra för att producera kraft.

Vi kan segmentera dessa strängar inuti muskelfibrer i kedjor av kontraktila enheter, kallad sarcomerer. Dessa sarkomerer förkortas, vilket gör att myofilamenten minskar i längd, och därför försöker hela muskelfibrerna förkorta, vilket ger en dragkraft från ena änden till den andra.

Sarkomererna förkortas när tunna trådar (aktinmyofilament) glider förbi tjocka trådar (myosin myofilament). Denna glidande åtgärd produceras av "tvärbroar" på de tjocka trådarna, som upprepade gånger arbetar sig upp i det tunna tråden i steg. När det inte finns några ytterligare steg för det tjocka filamentet att ta med sig det tunna filamentet, är tvärbryggorna inte längre kapabla att bidra till kraftproduktion.

Det är graden av överlappning mellan de tjocka och tunna trådarna i en sarkom som avgör hur mycket aktiv kraft som kan produceras av muskelfibrerna. Om det finns full överlappning, betyder det att alla tvärbryggor kan göra sina jobb, men om det finns delar av trådarna som inte är i kontakt med varandra (antingen för att muskelfibrerna är för kort eller för att de är för lång ) reduceras sedan kraften som kan produceras av muskelfibern.

Dessutom, om muskelfibrerna är sträckta för långt, börjar den producera kraft passivt, eftersom dess inre strukturer börjar motstå, och detta ökar kraftproduktionen mycket snabbt i långa muskellängder.

Sammantaget betyder detta att muskelfibrer (och muskler) tenderar att producera en låg nivå av kraft i mycket korta längder, och en toppnivå av kraft i måttliga längder, innan de minskar något tills de når * mycket * långa längder, när kraft kan öka igen.

# 2. Force-Velocity-förhållandet

Förhållandet mellan kraft och hastighet är iakttagelsen att muskelfibrer producerar mindre kraft när de sammandras snabbare. Det innebär att hela muskler också producerar mindre kraft när vi rör oss snabbt, och därför kan vi inte utöva mycket kraft när vi utför höghastighetsidrottsrörelser, som att kasta en boll.

Den viktigaste faktorn som ligger bakom denna observation är * igen * mängden överlappning mellan trådarna inuti muskelfibrerna som rör sig mot varandra för att producera kraft.

Vi vet detta eftersom forskare har funnit att om de experimentellt ökar kraften som produceras av en enda muskelfiber ökar antalet anslutna korsbryggor. Omvänt, när de experimentellt ökar muskelfiberns sammandragningshastighet, minskar antalet anslutna tvärbryggor.

Varför händer detta?

Antalet anslutna tvärbryggor är beroende av fiberns sammandragningshastighet eftersom tvärbryggarnas lösgöringshastighet vid slutet av deras arbetsslag ökar med ökande sammandragningshastighet.

Med andra ord, när en muskelfiber samlas snabbare måste tvärbryggorna lossas snabbare, och detta minskar kraft.

# 3. Kraftförbättring under förlängning

Fram tills nyligen förstod vi inte varför muskelfibrerna kunde producera mycket större kraft medan de förlängs, jämfört med när de förkortades.

Faktum är att medan enstaka muskelfibrer kan förlänga upp till 150% av kraften som vi mäter under liknande förkortningar. Detta innebär i sin tur att vi är cirka 125–130% starkare när vi sänker en vikt under kontroll (över 3 sekunder), jämfört med när vi lyfter en vikt i exakt samma träning.

Lyckligtvis har forskare kunnat upptäcka att när våra muskelfibrer förlängs, kommer en tredje tråd inuti muskelfibern att spela.

Denna tråd, en jätte molekyl som kallas "titin", rullar gradvis ut när vi förlänger fibern medan den aktivt producerar kraft. Den uppför sig inte på samma sätt när muskelfibrerna inte är aktiva, så det hindrar inte passiva rörelser. Ändå, när den lossnar, motstår den att vara långsträckt, och detta bidrar väsentligt till kraften som produceras av muskelfibern.

Senare, när muskelfibrerna når slutet av sin normala arbetslängd, kommer dess passiva element in i spelet, och dessa bidrar också till motstånd mot att fibern förlängs.

Sammantaget gör detta kraft mycket större när musklerna förlängs, jämfört med när de förkortas.

Vad är takeaway?

Styrka är förmågan att producera kraft, men denna förmåga förändras radikalt beroende på den muskellängd, hastighet och sammandragningstyp (förkortning eller förlängning) som vi använder.

Och det finns tre grundläggande biologiska mekanismer som inträffar inuti muskeln (längd-spänningsförhållandet, kraft-hastighetsförhållandet och kraftförbättring under förlängning) som förklarar varför muskelkraften skiljer sig på grund av förändringar i dessa förhållanden, för att inte tala om alla andra faktorer som kan påverka styrka.

I slutändan, oavsett hur hårt vi försöker, kommer det aldrig att finnas en enda definition av ”styrka” eftersom det skiljer sig beroende på * hur * och * när * vi vill producera kraft.