材料力学に基づく筋トレ

懸垂の筋トレ効果が姿勢の違いでどう変わるかを有限要素法を使って考えよう!

zairiki
材料力学に基づく筋トレ
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懸垂では、背中を丸める姿勢背中を反らす姿勢で効く部位が異なると言われています。今回は有限要素法(FEM)を使って自重による負荷が作用する状態を計算し、それぞれの姿勢で身体のどの部位にどの様な負荷がかかるかを比較しました。

この記事はYoutube動画で紹介した内容の概要です。詳細は動画をご覧ください。

比較する2つの姿勢

懸垂の2つの姿勢を横から見た比較スライド。姿勢①は背中を丸めた姿勢、姿勢②は背中を反らした姿勢。どちらも鉄棒を握る手を固定し自重に対抗して姿勢を保持するときの負荷を評価する。
比較する2つの懸垂の姿勢。どちらも鉄棒を握る手を固定し、自重に対抗して姿勢を保持するときの負荷を評価する。

筋トレの負荷を表す指標として最大主応力(最も引張る方向の応力)を使います。姿勢を保持するには筋肉が縮んで引張の負荷に対抗する必要があるため、引張り方向の応力が大きいほど筋肉の負荷(=筋トレ効果)が大きいと評価します。

有限要素法による部位別の応力比較

2つの姿勢の各部位(前腕・二の腕・背中)の最大主応力の違いをまとめた比較スライド。前腕は姿勢①が約1.5倍大きく、背中は姿勢②が約3.5倍大きく、二の腕はほぼ同じであることを示す。
2つの姿勢における各部位の最大主応力の比較。背中の差が最も大きい。

各部位の最大主応力の比較結果は以下のとおりです。

部位姿勢①(背中を丸める)姿勢②(背中を反らす)
前腕2.62 MPa1.75 MPa①が約1.5倍大
二の腕2.56 MPa2.54 MPaほぼ同じ
背中0.11 MPa0.39 MPa②が約3.5倍大

最も違いが大きいのは背中で、背中を反らす姿勢②は丸める姿勢①の約3.5倍の負荷がかかります。

まとめ

今回のまとめ。懸垂の姿勢の違いによって各部位の筋トレ負荷が大きく変わる。
  • 背中を丸める姿勢①は前腕への負荷が大きい。上半身が立つことで背中が重力と直交する方向を向くため、背中への負荷は小さくなる。
  • 背中を反らす姿勢②は背中への負荷が大きい(姿勢①の約3.5倍)。上半身が傾いて背中が重力に近い方向を向くことで、背中の引張応力が大きくなるため。
  • 二の腕への負荷はどちらの姿勢でもほぼ同じ。

YouTube動画でより詳細に説明しています。ぜひご覧ください。

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