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筋肉の増減がパワーに与える影響のシミュレーション・シート

【筋トレ・ストレッチ】2012年1月9日 10:09

これまで体重が増えたことで、パワーが増加した経験をした人は多いのではないだろうか。これは次のような理由によるもと考えられる。


筋肉量増加とパワー増加の関係

■体重（筋肉量）増加でパワーが増加する理由

  • 人間の筋力の大きさは、通常は筋断面積で決まる。

  • 筋肉量が増えれば筋断面積も大きくなるので、筋力が増す。

  • パワーは力×スピードなので、筋肉の収縮速度が落ちない限り筋力が増えれば出せるパワーが増加する。

■パワーは筋肉量（重量）の約0.67乗に比例して増加する

それでは、筋肉が増えたらどれくらいパワーが増えるものなのだろうか。

結論からいうと、パワーは筋肉量（筋肉の重量）*の約0.67乗に比例して増加するといわれている。

*文献によっては『人間の出せるパワーは体重の0.67乗に比例する』との説明もあるが、脂肪や骨や内臓の重量が増えてもパワーを生み出す原動力とはならないと思われるので、ここでは筋肉量をもとに計算する。


筋肉の増減がパワーに与える影響のシミュレーション・シート

今回は、この法則にもとづいて筋肉量の変化などがパワーやパワー・ウェイト・レシオなどに与える影響をシミュレーションできるシートを紹介する。

以下のExcelシートに「現在の体重」「現在の体脂肪率」「現在のパワー（どのような持続時間の数値でもOK）」を入力すると以下の3通りの場合についての理論値が自動計算される（正確な計算には現時点での筋肉・骨・内蔵の重量などの数値が必要なので、あくまで参考値）。

筋肉の増減がパワーに与える影響のシミュレーション・シート→リンク


シートの説明

■筋肉量と脂肪量の変化によるパワーとパワー・ウェイト・レシオの変化（体脂肪率が変わらない場合）

体脂肪率を現在の水準のまま固定し、筋肉量や脂肪量が変わった場合にパワーやパワー・ウェイト・レシオがどう変化するかを見る。

この場合、体重が増えると筋肉量が増えるのでパワーは上がるが、脂肪も同時に増えることからパワー・ウェイト・レシオは落ちる。逆に体重が落ちると、筋肉量は減りパワーは落ちるものの、脂肪重量も減るのでパワー・ウェイト・レシオは上がる。

■筋肉量の変化によるパワー、パワー・ウェイト・レシオ、体脂肪率の変化（脂肪重量が変わらない場合）

体脂肪の重量を現時点の水準のまま固定し、筋肉量が変わった場合にパワーやパワー・ウェイト・レシオがどう変化するかを見る。

この場合、体重が増えると体脂肪率が減る一方で筋肉量が増えるので、パワーが増加すると共にパワー・ウェイト・レシオも上がる（理想的なケース）。逆に体重が減ると体脂肪率が上がり筋肉量が減るので、パワーが低下すると共にパワー・ウェイト・レシオも下がる（最悪のケース）。

■脂肪量の変化によるパワー・ウェイト・レシオと体脂肪率の変化（筋肉量が変わらない）

筋肉量を現時点の水準のまま固定し、脂肪量が変わった場合にパワーやパワー・ウェイト・レシオや体脂肪率の変化を見る（筋肉量は変わらないので、パワーは変化しない）。

この場合は、体重が増えると出せるパワーは変わらないのに体脂肪率が上がるのでパワー・ウェイト・レシオは下がる。逆に体重が減ると出せるパワーが一定のまま体脂肪率が低下するのでパワー・ウェイト・レシオは上がる。

■筋肉量を増やしつつ脂肪を落とすことが理想

最終的には、パワー・ウェイト・レシオを上げることがロード・レースのパフォーマンス向上につながるので、「筋肉量を増やしつつ脂肪を落とす」ことが理想的といえる。

■筋肉の増加ピッチは遅い

注意点としては、筋肉の増加ピッチの限界は「約2㎏/年（7g/日）」とかなり遅い点だ。「筋肉量を半年後までに5㎏増やそう」と思っても、成人であれば現実的にはかなり厳しいだろう。

一方で、脂肪は1ヶ月1㎏程度（1日30～40g）であれば、健康や体力を維持したまま落とすことが可能だ。その意味では、短期的にパワー・ウェイト・レシオを上げようとするのであれば、「筋肉量を増やす」よりは「体脂肪を落とす」アプローチのほうが現実的といえる。


シートの計算根拠

上に添付のExcelシートの計算根拠は以下のとおり。

  • 筋力の強さは、筋の断面積に比例する。つまり筋肉の寸法の2乗に比例して増加する。一方で筋肉の体積（≒重量）は寸法の3乗に比例して増加する。よって筋力は筋肉の重量の2/3乗（約0.67乗）に比例して増加する。
  • パワーは、力（筋力）×スピードなので、筋力が増加すればパワーはそれに比例して増加する。つまりパワーは筋肉の重量の2/3乗（約0.67乗）に比例して増加する。
  • 現時点での筋肉量は除脂肪体重の半分とする。　筋肉量＝（体重－脂肪重量）÷2
  • LTの向上（筋肉の酸化能力の向上）や、動員できる筋肉の運動単位（モーターユニット）が増加するなど「筋肉の質」が向上すれば、同じ筋断面積でも出せる力は大きくなるが、ここではそういった影響は考えず、現在と同じ「質」の筋肉が増減した場合の効果を計算する。
  • 増減する筋肉はすべて自転車の推進力につながるパワーに役立つものとする。

（Excelシートも含めて間違いや不具合があれば、お手数ですがお問い合わせフォームよりご連絡ください）

 

参照URL

参考文献

  • ふじいのりあき著・『ロードバイクの科学』・P125・スキージャーナル株式会社


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