Одним из показателей эффективности физической работы является коэффициент полезного действия, КПД, который показывает, какая часть затраченной энергии превращается в энергию, осуществляющую полезную внешнюю работу. КПД организма в целом при различных видах мышечной деятельности варьирует в пределах от 3 до 25 %.

При частом повторении одной и той же работы развивается рабочий динамический стереотип – система рефлекторных действий, которые формируются при постоянном повторении одних и тех же раздражителей. Рефлекторные реакции становятся автоматическими, поэтому работа энергетически более экономичная и менее утомительная, не требует постоянного внимания и сосредоточения.

Физическая нагрузка вызывает реакцию всех органов и систем. В активно сокращающейся мышце кровоток увеличивается более чем в 20 раз, усиливается обмен веществ. При умеренной физической нагрузке обмен веществ в мышце осуществляется аэробно, во время тяжелой работы часть энергии освобождается анаэробно. В результате в мышцах образуется и накапливается молочная кислота, которая вызывает мышечное утомление.

При физической работе возрастают частота сердечных сокращений, ударный объем сердца, артериальное давление, потребление организмом кислорода. Работа, которую человек может выполнять в течение восьми часов без развития признаков мышечного утомления, считается легкой, она ниже предела. Выше него находится область максимальной работоспособности, выполнение такой работы существенно ограничено по времени. Максимальная работоспособность снижается по мере увеличения длительности работы. Тренировка повышает работоспособность человека. Как же определить предел утомительной динамической работы? Одним из важных показателей является частота пульса, которая сохраняется постоянно во время работы, не увеличиваясь в связи с утомлением. У нетренированных людей в возрасте от 20 до 30 лет она не превышает 130 ударов в 1 минуту, менее чем через пять минут после прекращения работы частота пульса становится менее 100.

Восстановление – это процесс постепенного возвращения функций организма к исходному состоянию после прекращения работы. По мере восстановления степень утомления уменьшается, а работоспособность увеличивается. Если человек выполняет работу, лежащую выше пределов его утомления, необходимо периодически отдыхать. Следует подчеркнуть, что лучше много кратковременных перерывов для отдыха, чем один-два длинных.

Утомление – это физиологическое состояние человека, наступающее из-за напряженной или длительной работы, которое выражается во временном снижении работоспособности. Различают мышечное (физическое) и центральное (нервно-психическое) утомление. При тяжелой работе они сочетаются. Мышечное утомление характеризуется уменьшением силы и выносливости мышц, нарушением координации движений, увеличением энергозатрат для выполнения одной и той же работы, нарушением памяти, скорости переработки информации, сосредоточения и т. д. Утомление субъективно ощущается человеком в виде усталости, которая вызывает желание прекратить работу или уменьшить нагрузки. Утомление при тяжелой физической работе связано с накоплением в мышечных волокнах некоторых продуктов обмена (например, молочной кислоты). Отдых, особенно активный, приводит к восстановлению работоспособности мышцы. Это связано с удалением молочной кислоты и возобновлением запасов энергии в мышце.

Нервно-психическое (центральное) утомление вызвано длительной напряженной умственной работой, однообразной монотонной работой, шумом, плохими условиями труда, эмоциональными факторами, заболеваниями. Если же, несмотря на утомление, работа продолжается, возникает истощение. Тяжелые физические и нервно-психические нагрузки вызывают стресс (вернее, дистресс). Различают острое и хроническое истощение. Первое представляет собой резкое снижение работоспособности во время тяжелой работы, второе возникает вследствие длительной напряженной или слишком часто повторяемой тяжелой работы. Острое и хроническое истощение часто возникает у профессиональных спортсменов, при спортивных соревнованиях и тренировках.

Отдых – это состояние покоя или особый, специально организованный вид деятельности, который снимает утомление и способствует восстановлению работоспособности. И.М. Сеченов установил, что работа одних групп мышц конечностей способствует устранению утомления других мышечных групп, вызванной их работой. Это положение легло в основу определения двух типов отдыха: активного и пассивного.

Активный отдых – это отдых, во время которого человек выполняет другой вид работы, отличный от обычного выполняемого труда. Восстановление при активном отдыхе происходит быстрее и эффективнее, чем при пассивном, когда организм находится в условиях относительного покоя. Так, например, интенсивную умственную деятельность следует сменить физической активностью. И, наоборот, интенсивную физическую умственной.

Режим дня. Древнегреческое слово «диета» (diaita) означает «образ жизни, режим». Это уже позже под диетой стали понимать характер питания. Режим важен для человека любого возраста. Перефразируя Пушкина, можно сказать: «Режиму все возрасты покорны». Особенно это касается фундамента жизни детского, подросткового и юношеского возрастов. Правильный режим дня школьника включает продолжительность учебного времени в школе и дома, сон, отдых, прогулки, занятия физической культурой, режим питания (регулярное питание способствует хорошему аппетиту). Очень важен сон, причем человек должен ложиться спать в одно и то же время, тогда он быстро засыпает и спокойно спит. Продолжительность сна меняется с возрастом: в 7–8 лет – 11–11,5 ч, в 9–10 лет – 10–10,5, в 11–12 лет – 10 ч, в 13–15 лет – 9–9,5 ч, в 16–18 лет – 8–8,5 ч. Взрослому человеку необходимо спать 7,5–8 ч.

Работа и отдых должны чередоваться. Еще в XIX в. великий отечественный физиолог И.М. Сеченовдоказал, что отдых должен быть активным. Для полноценного восстановления необходим активный отдых. Особенно эффективно чередование физического и умственного труда.

Пять основных условий успешного высокопроизводительного труда:

1) усилия следует увеличивать постепенно;

2) следует соблюдать правильный ритм работы;

3) работа должна быть системной;

4) труд необходимо чередовать с активным отдыхом;

5) труд должен быть постоянным, ежедневным. Только в этом случае вырабатываются и закрепляются навыки. (Н.Е. Введенский.)

Режим учебных заведений должен строиться с учетом анатомо-физиологических особенностей детей соответствующих возрастных групп. Однако есть и несколько общих требований:

• не следует начинать занятия ранее 8 ч (в первом классе – не ранее 8:30);

• длительность урока не должна превышать 45 мин (в первом классе – 35 мин.);

• после каждого урока следует делать десятиминутные перерывы, а во второй половине учебного дня целесообразно делать два перерыва по 20 мин. каждый. В группах «продленного дня» после окончания последнего урока необходим перерыв не менее 45 мин.