筋力トレーニング

骨格筋を形成する筋肉組織の主な特性は収縮性であり、神経インパルスの影響下で筋肉の長さが変化することにつながります。筋肉は関節でつながれたレバーの骨に作用します。この場合、各筋肉は関節に対して一方向にのみ作用します。一軸関節（円筒形、ブロック状）では、骨レバーの動きは1つの軸を中心にのみ発生するため、筋肉はそのような関節に対して両側に配置され、2方向（屈曲-伸展、内転-外転、回転）に作用します。たとえば、肘関節では、一部の筋肉は屈筋で、他の筋肉は伸筋です。関節に対して反対方向に作用するこれらの筋肉は、互いに拮抗筋です。原則として、2つ以上の筋肉が各関節に一方向に作用します。作用方向に友好的なこのような筋肉は、協働筋と呼ばれます。二軸関節（楕円形、顆状、鞍形）では、筋肉は2つの軸に沿ってグループ化され、その軸を中心に運動が行われます。3つの運動軸を持つ球関節（多軸関節）では、筋肉は複数の側面から隣接し、異なる方向に作用します。例えば、肩関節には、前頭軸を中心とした運動を行う屈筋と伸筋、矢状軸を中心とした運動を行う外転筋と内転筋、そして縦軸を中心とした運動を行う回旋筋（内向きは回内筋、外向きは回外筋）があります。

特定の動作を行う筋肉群においては、その動作を担う主筋と、その補助的な役割が名称自体に表れている補助筋を区別することができます。補助筋は動作をモデル化し、個々の特性を与えます。

筋肉の機能特性については、解剖学的断面積や生理学的断面積などの指標が使用されます。解剖学的断面積は、筋肉の長軸に垂直で、腹の最も広い部分を通過する断面のサイズ（面積）です。この指標は、筋肉のサイズ、つまり厚さを特徴付けます。筋肉の生理学的断面積は、研究対象の筋肉を構成するすべての筋線維の合計断面積です。収縮する筋肉の強度は筋線維の数と断面積のサイズに依存するため、筋肉の生理学的断面積はその強度を特徴付けます。繊維が平行に配列したリボン状の紡錘状筋では、解剖学的断面積と生理学的断面積は一致します。異なる図は、多数の短い筋束を持つ羽根状筋です。同じ解剖学的断面積を持つ 2 つの等しい筋肉のうち、羽根状筋は紡錘状筋よりも大きな生理学的断面積を持っています。羽状筋の筋線維の総断面積は紡錘状筋よりも大きく、筋線維自体は短い。この点で、羽状筋は紡錘状筋よりも筋力は高いが、短い筋線維の収縮範囲は狭い。羽状筋は、比較的狭い可動範囲で大きな筋収縮力が必要となる部位（下腿、足、前腕の一部の筋肉）に見られる。長い筋線維で構成された紡錘状のリボン状の筋肉は、収縮時により大きく短縮する。同時に、同じ解剖学的断面積を持つ羽状筋よりも、発揮する力は小さい。

筋肉の働き。筋肉の末端は骨に付着しているため、収縮時には起始点と付着点が互いに接近し、筋肉自体が一定の働きをします。したがって、人体またはその部位は、対応する筋肉が収縮、移動、重力抵抗の克服、あるいは逆に重力に屈服することで、その位置を変化させます。また、筋肉が収縮しても、身体は動きを伴わずに特定の姿勢に保持されます。これに基づいて、筋肉の働きを克服、屈服、保持に区別します。

筋肉の克服作業は、筋肉の収縮の力が、負荷の有無にかかわらず、身体の一部、手足またはその連結部の位置を変え、抵抗力を克服するときに行われます。

劣等作業とは、筋力が身体の一部（四肢）の重力とそこに保持されている荷重に屈する作業です。筋肉は働きますが、短縮するのではなく、むしろ伸長します。例えば、大きな質量の物体を持ち上げたり保持したりすることが不可能な場合などです。大きな筋力を用いて、身体を床やその他の表面まで降ろさなければなりません。

保持作業とは、筋収縮の力によって物体または荷重が空間内で移動することなく特定の位置に保持されることを意味します。例えば、人が動かずに立ったり座ったり、同じ姿勢で荷重を保持したりする場合などです。筋収縮の力は、物体または荷重の質量と釣り合います。この場合、筋肉は長さを変えずに収縮します（等尺性収縮）。

筋収縮の力によって身体またはその一部が空間内で移動する「克服」および「屈曲」動作は、動的動作とみなすことができます。一方、「保持」動作は、身体全体または一部の動きが生じない状態で、静的動作です。

筋肉が収縮すると、関節でつながれた骨がてこの働きをします。生体力学では、抵抗点と筋力の作用点が支点の異なる側にある場合を第一種てこ、両方の力が支点の片側で支点から異なる距離にある場合を第二種てことして区別します。

最初のタイプの二本腕てこは「バランスてこ」と呼ばれます。支点は、力の作用点（筋収縮力）と抵抗点（重力、臓器質量）の間にあります。このようなてこの例として、脊椎と頭蓋骨の接合部が挙げられます。作用力のトルク（後頭骨に作用する力とアームの長さの積で、支点から力の作用点までの距離に等しい）が重力のトルク（重力とアームの長さの積で、支点から重力の作用点までの距離に等しい）と等しいという条件で平衡が達成されます。

2 つ目の種類のてこは片腕です。生体力学 (機械工学とは対照的) では、てこには 2 つの種類があります。このてこの種類は、力の作用点と重力の作用点の位置によって決まります。どちらの場合も、てこは支点の同じ側にあります。2 つ目の種類のてこ (力のてこ) の最初のタイプは、筋力の作用腕が抵抗腕 (重力) よりも長い場合に発生します。足を例に考えると、支点 (回転軸) は中足骨の頭、筋力の作用点 (下腿三頭筋) は踵骨であることがわかります。抵抗点 (体の重力) は、脛骨と足の接合部 (足首の関節) にあります。このてこでは、力が増大し (力の作用腕が長くなる)、抵抗点の移動速度が低下します (抵抗腕が短くなる)。 2つ目のタイプの片腕てこ（スピードレバー）では、筋力の作用点が、抵抗力である重力が作用する抵抗点よりも短くなっています。重力の作用点は肘関節の回転点（支点）からかなり離れているため、重力を克服するには、肘関節付近（力の作用点）に付着する屈筋の力を大幅に高める必要があります。この場合、長い方のてこ（抵抗点）の速度と可動範囲は増加しますが、この力の作用点に作用する力は減少します。