В организме мышцы никогда не бывают полностью расслаблены. Даже когда мышцы не работают, они находятся в некотором напряжении — тонусе, благодаря чему обеспечивают устойчивость тела и равновесие.
Работа мышц может быть измерена произведением массы поднятого груза на высоту его поднятия. Работа мышцы равна нулю, если она сокращается без груза. При увеличении массы груза работа возрастает до определенного уровня, а затем начинает снижаться. При своем сокращении мышца способна поднять большой груз, который во много раз превосходит массу самой мышцы. Сила мышцы измеряется максимальной массой груза, который она может поднять, и зависит от числа ее мышечных волокон и их толщины. Наибольшую работу по поднятию или переносу груза человек может совершить, если груз не очень тяжел и не слишком легок. Если груз очень большой и мышца не может его поднять, работа также становится равной нулю. Большое значение имеет ритм работы: и очень быстрая, и очень медленная работа быстро приводит к утомлению, в результате объем выполненной работы значительно снижается. При среднем для данной мышцы грузе и разном ритме его поднятия наибольшей окажется работа мышцы при среднем ритме сокращений. Влияние темпа и нагрузки мышц на их работоспособность установлено русским физиологом И. М. Сеченовым. Средние величины нагрузок и темпа неодинаковы для разных людей и зависят от их профессии.
Мышцы сокращаются в ответ на различные раздражения. В процессе мышечного сокращения участвуют АТФ, белки миофибрилл и ионы кальция. При раздражении мышцы ионы кальция устремляются внутрь мышечного волокна и активируют белок миозин. В результате этого АТФ расщепляется на АДФ и фосфорную кислоту и освобождается энергия, которая идет на сокращение мышцы. Тонкие нити миофибрилл втягиваются в промежутки между толстыми, что приводит к укорочению миофибрилл и сокращению мышцы. Энергия, необходимая для синтеза АТФ, освобождается в результате гликолиза — расщепления глюкозы до молочной кислоты и дальнейшего ее распада с участием кислорода до СО2 и Н2О. При тяжелой мышечной работе благодаря нервной регуляции усиливаются функции дыхания и кровообращения, в результате чего улучшается снабжение мышц кислородом и глюкозой.
При длительной работе возникает утомление, которое развивается тем быстрее, чем больше нагрузка на мышцы и чаще их сокращение. Снижение работоспособности мышц обусловлено двумя основными причинами. Первой является накопление в мышцах в связи с недостатком кислорода недоокисленных продуктов обмена (молочной кислоты и др.). Они вызывают утомление нервных центров, управляющих работой мышц. Второй причиной является истощение в мышцах энергетических запасов (в первую очередь гликогена), так как при длительной интенсивной работе кровь не успевает снабжать мышцы питательными веществами. Когда мышца прекращает работу и находится в состоянии покоя, кровь выносит из нее продукты обмена, приносит кислород и питательные вещества, и работоспособность мышцы восстанавливается. В основе рациональной организации физического труда лежит правильная дозировка нагрузки и ритма работы.
Систематическая интенсивная работа мышц приводит к усилению кровоснабжения мышц и костей, к которым они прикрепляются. В результате увеличивается масса мышечной ткани, что влечет за собой усиленный рост кости. Слабые мышцы плохо поддерживают туловище в нужном положении, появляются сутулость, искривление позвоночника, которые нарушают нормальную деятельность сердечно-сосудистой системы, органов дыхания и пищеварения. При хорошем развитии мышц прочнее становится скелет и крепче здоровье. Для предупреждения развития плоскостопия (уплощение свода стопы) в период роста организма нельзя носить тесную обувь, а также длительно носить обувь на высоком каблуке. Высокие каблуки способствуют развитию патологических отклонений в строении стопы и функции нижней конечности, так как центр тяжести переносится на более слабую переднюю часть стопы. В этих условиях расслабляются связки стопы и передние мышцы голени, возможны растяжения и разрывы связок, вывихи. При плоскостопии у людей во время ходьбы и при длительном стоянии возникает боль в своде стопы. Таким образом, физические упражнения и соблюдение гигиенических требований к ношению обуви способствуют правильному формированию скелета и помогают сохранить здоровье.