Статическая и динамическая работа, потребление кислорода организмом при том и другом виде деятельности
При анализе мышечной деятельности различают два ее вида: динамическая и статическая работа.
Динамическая работа характеризуется изменением длины мышц при их напряжении и перемещением в пространстве какого-либо звена двигательного аппарата человека. Динамическая работа внешне воспринимается как эффективная; мы наблюдаем перемещение предметов труда, инструмента и т.д. В связи с этим динамическую работу всегда можно измерить в показателях механической работы. Чаще всего единицей измерения динамической работы является килограммометр (кг/м).
Динамическая работа представляет собой наиболее распространенный вид деятельности двигательного аппарата человека в процессе труда. Причем динамическая работа выступает в определенном сочетании со статической. Задача физиологии труда заключается в том, чтобы на основе изучения закономерностей двигательного аппарата человека разработать наиболее рациональные приемы и движения, найти пути наиболее эффективного его использования.
Статическая работа (напряжение, усилие) характеризуется тем, что напряжение мышц при ней развивается без изменения длины и без активного перемещение движущихся звеньев и всего тела. Статическая работа в процессе труда связана с фиксацией орудий и предметов труда в неподвижном состоянии, а также с созданием рабочей позы.
Статическую работу нельзя измерять обычными показателями механической работы. При ней не наблюдаются какие-либо энергичные движения, перемещения предметов. Однако статическая работа сопровождается расходом энергии и быстро вызывает утомление.
Во время статического напряжения потребление кислорода организмом не только не увеличивается, но даже уменьшается. Сразу же после прекращения статической работы резко возрастает потребление кислорода, происходит усиление кровотока.
В зависимости от характера деятельности мускулатуры статическая работа может быть разделена на два вида:
1. статическая работа, осуществляемая путем активного противодействия организма тем силам, которые выводят тело или его части из состояния равновесия. При этом тело человека пытается сохранить то положение, которое было до воздействия внешних сил. Это достигается путем тетонического сокращения мышц, которое возникает под влиянием мощных нервных импульсов и требует большого количества энергии;
2. статическая работа, в основе которой лежит приспособление тела к действующим на него силам путем изменения позы и выбора нового положения равновесия. Такая работа обеспечивается благодаря деятельности тонических мышц. Мышечная работа происходит под воздействием слабых импульсов, осуществляется слитно, плавно и обеспечивает довольно стойкий эффект. В силу указанных особенностей статическая работа, основанная на тоническом состоянии мышц, отличается относительно малыми затратами энергии и может продолжиться длительное время, не вызывая утомления.
Работоспособность и ее динамика
Работоспособность проявляется в поддержании заданного уровня деятельности в течение определенного времени и обусловливается двумя основными группами факторов – внешними и внутренними. Внешние –информационная структура сигналов (количество и форма представления информации), характеристика рабочей среды (удобство рабочего места, освещенность, температура и т.п.), взаимоотношения в коллективе.
Внутренние – уровень подготовки, тренированность, эмоциональная устойчивость. Предел работоспособности – величина переменная; изменение ее во времени называют динамикой работоспособности.
Кривая работоспособности представлена на рисунке 1. На ней выделено несколько фаз, которые характеризуются определенным функциональным состоянием органов и систем организма. Применительно к деятельности человека-оператора их называют функциональными состояниями оператора (ФСО).
Рис. 1. Кривые работоспособности человека. 1 – при наличии перерывов на активный отдых; 2 – без перерывов; t1 и t2 – перерывы в работе
В начале рабочего дня человеку необходимо время, чтобы войти в работу, мобилизовать свой организм (фазы I и II рис. 1).
Фаза I – фаза мобилизации организма, субъективно выражается в обдумывании предстоящей работы, вызывает определенные предрабочие сдвиги в нервно-мышечной системе, соответствующие характеру предстоящей нагрузки.
Вслед за этой фазой может следовать кратковременное незначительное снижение почти всех показателей функционального состояния (фаза первичной реакции). Физиологический механизм этой фазы связан с внешним торможением, возникающим в результате изменения характера раздражителей, поступающих в ЦНС.
Фаза II – фаза врабатывания, или стадия нарастающей работоспособности (фаза гиперкомпенсации ~ продолжение первой фазы) – период, в течение которого совершается переход от состояния покоя к рабочему, т.е. преодоление инертности покоя системы и налаживание координации между участвующими в деятельности системами организма. Длительность периода врабатываемости может быть значительной.
Например, утром после сна все характеристики сенсомоторных реакций значительно ниже, чем в дневные часы. Производительность труда в эти часы ниже. Период может занять от нескольких минут до двух-трех часов. На длительность влияют: интенсивность работы, возраст, опыт, тренированность, отношение к работе.
Фаза III – фаза максимальной эффективности длится от 2 до 3 ч в зависимости от тяжести труда. Организм человека нормально компенсирует рабочую нагрузку; поэтому этот период иначе называется фазой компенсации: показатели состояния систем и органов человека стабильны, деятельность осуществляется в режиме «динамического стереотипа»; пик работоспособности бывает между 2 и 3 ч работы.
При отсутствии перерывов и пауз для отдыха работоспособность начинает резко убывать после своего пика примерно на третьем часу работы (кривая 2, рис. 1).
Фаза IV – фаза субкомпенсации (нарастает утомление, которое компенсируется за счет нагрузки на внутренние органы);
Фаза V – фаза декомпенсации (появляются ошибки в работе, функциональные нарушения, утомление).
Фаза VI – фаза срыва (динамическое рассогласование организма и внешних условий, ошибки и неверные действия).
Введение пауз и перерывов в работе радикально изменяет кривую работоспособности, существенно удлиняя период устойчивой эффективности работы (кривая 1, рис. 1). Рассмотрим распределение времени на активный отдых в течение рабочего дня, обеспечивающее сохранение работоспособности человека. Рекомендуется суммарное время на активный отдых выделять в зависимости от вида труда в размере: физическая работа 4 – 20 %, напряженный умственный труд, повышенное напряжение внимания и зрения – 14 – 25% длительности смены.
При работе нормальной тяжести первую паузу на отдых рекомендуется делать не ранее 2,5 – 3 ч от начала рабочего дня. При тяжелом физическом труде относительно короткие, но частые паузы на отдых эффективнее снимают утомление, чем длинная пауза той же общей продолжительности. При умственном труде эффективны длительные перерывы с переключением на физическую работу. Нерегулярные (по усмотрению самого работающего) перерывы на отдых мало полезны, случайные же простои не могут считаться отдыхом, так как они нарушают ритм работы.
Обеденный перерыв удобно планировать между второй и последней третью времени смены, так как физиологические затраты на выполнение работы в эти часы возрастают. Перерыв в середине смены не является оптимальным.
После обеденного перерыва цикл фаз повторяется, но уровень работоспособности не достигает дообеденного. Перед окончанием работы возможно специфическое состояние, называемое стадией конечного порыва: срочно мобилизуются резервные силы организма, и работоспособность либо сохраняется на высоком уровне, либо повышается. Длительность этой стадии зависит от чувства ответственности, сознания важности задачи и некоторых других факторов.
При организации трудового процесса необходимо учитывать характер работы. Для многих современных профессий характерен малоподвижный и монотонный труд. Малоподвижность и монотонность оказывают неблагоприятное влияние, усыпляют человека, способствуют заболеванию сердечно-сосудистой системы. Для предупреждения этих симптомов трудовой процесс организуют таким образом, чтобы чередовались работы, требующие участия различных групп мышц, работы с участием и без участия органов зрения и слуха, работы различной сложности и интенсивности.