骨胳肌收缩的机械变化

骨胳肌收缩时会产生张力改变及长度缩短等方面的机械变化，以完成一定量的物理功，从而实现躯体运动或对抗外力作用的功能。由于刺激的方式、肌肉的特性及所处的状态不同，肌肉收缩将表现不同的形式和速度。
等张收缩与等长收缩 如果肌肉只有一端被固定，另一端可以自由运动而且负荷一个恒定的重量，则肌肉受到刺激而收缩时，只要负荷小于它所产生的力，肌肉就会缩短而张力几乎没有改变，这种形式的收缩称为等张收缩。这时肌肉所作的功为缩短距离与提升的重量或肌肉用来克服外加阻力的力的乘积。
如果肌肉的两端或其肌腱都被固定不能自由运动，肌肉受刺激而收缩时就不能缩短而只产生张力的变化，这种收缩称为等长收缩。肌肉在作等长收缩时，由于它所产生的力不使负载移动，所以没有作功。不过此时肌肉内部有些肌小节实际上有缩短，从而将另一些肌小节拉长，只是因为对肌小节作的功和施于另一肌小节的功相等。因此可以认为整个肌肉或肌纤维没有作净的功。另一方面，由于肌肉的收缩单元和非收缩单元的弹性体串联，虽然这些串联弹性体的应力——应变图形是非线性的，相当小的牵拉就可能达到它们的顺度的极限，但收缩单元还是对抗负荷而缩短，因此也作了功。这部分功常被称为内功。
正常人体内的肌肉收缩一般都是混合形式，即既改变长度也改变张力，不过也有偏重于等张或等长收缩的。如肢体的自由屈伸主要是等张收缩，用力握拳时的肌肉收缩则主要是等长收缩。
单收缩和强直收缩 给肌肉一个能引起一次动作电位的刺激，肌肉将产生一次迅速的收缩，称为单收缩。如果是等长收缩，则可见肌肉在单收缩时其张力很快增高并达到一定值，然后较慢地衰减。当肌肉的张力已经恢复到它的静息值时再加一次同样的刺激，可以引起另一次相同的反应。如果相继而来的刺激的间隔较短，那么在两次反应之间张力就不能恢复到其静息值，亦即对每次刺激的张力反应在一定程度上是叠加的。最后，当刺激间隔足够短时，肌肉产生的张力融合而到达一个最大值，张力记录上不再显示出个别刺激引起的波动，这时称为融合或完全强直收缩。当刺激频率大于引起一串单收缩而又小于引起完全强直收缩的频率时，产生非融合或不完全强直收缩。
负荷 肌肉在收缩前和整个收缩过程中都载荷着重量，称为自由负荷或前负荷。如果肌肉在开始收缩时没有负荷或负荷很轻，只是收缩开始后才遇上较大的负荷，称为后负荷。后负荷的目的是使肌肉在作功前能够先使肌肉结构中复杂的纤维弹性系统拉直，因而可以在较单纯的形式下观察收缩成份的特性表现。
长度-张力关系 将一块肌肉或一根肌纤维在静息状态下拉长，它的顺度随着长度的增加而减少，由拉长引起的静止张力或被动张力将增大(图1A)。这个纯弹性性质主要来自细胞中肌原纤维以外的弹性组织，包括肌膜在内。当肌肉长度增加不到30%时，这种被动长度张力曲线一般是可逆的； 肌肉被动拉长到超过静息长度 （即相当于在体内静息时的长度）约50%，顺度主要决定于肌膜，曲线也成为不可逆。

图1 肌肉长度和收缩张力的关系纵坐标和横坐标的100分别为最大收缩张力和静息长度

A. 被动伸长的张力 B. 主动收缩时表现的张力 C. B和A之差，表示收缩单元的性状

如果肌肉固定在静息长度，用外加刺激使之作最大强直收缩，这时所产生的主动张力比肌肉长度大于或小于静息长度时所能产生的要大(图1B)。当牵拉程度高时总张力也增加，这是由于被动成份起作用所致，在考虑收缩引起的主动张力时，应将这一部分除去(图1C)。
力-速度关系 肌肉的最大收缩速度和负荷有关系。负荷越大，收缩速度越慢，不过两者之间的关系不是线性的 (图2)。Hill曾提供一个经验公式来描写这个关系。

图2 肌肉最大缩短速度与负荷的关系纵坐标和横坐标都是用相对尺度

(P+a) (V+b)=常数=(P0+a)b (1)
或
V=(P0-P)b/(P+a) (2)

P0=等长收缩张力 P=加于肌肉
其量纲为速度 a=常数，其量纲为力 V0=没有负载时的最大速度
从式(2)可以看出，力和速度的关系是双曲线型的。
长度-速度关系 式(1)、(2)和图2是肌肉从同一初长度开始收缩时得到的。如果肌肉的初长度不同，那末，虽然负荷相同，但收缩速度也将不同。将这个因素考虑在内，式(1)应修改为：
(P+a) (V+b)=[P₀(L)+a]+b (3)
即P0是初长L的函数，不再是一个恒定的常数。从上面的讨论可以知道，肌肉收缩的速度是负荷和长度的函数。