виконання трудових процесів, організм отримує внаслідок низки біохімічних реакцій, що врешті ведуть до перетворення хімічної енергії АТФ у механічну за допомогою системи м'язових волокон. Скорочення м'язів виникає під дією збудження, що передається м'язам від нервової системи і відбувається у вигляді комплексу таких процесів: механічна робота, цикли біохімічних перетворень, що дають енергію і продукти розпаду макроергів, теплоутворення, розвиток потенціалу дії. Під час виконання робочих рухів функціонують також цикли регуляції рухів. У відповідь на сигнали, що надходять від зорового і рухового аналізаторів, до м'язів надходить потік коригуючих імпульсів від нервових центрів спинного мозку і підкіркових нервових центрів. Одночасно функціонує кортикальний цикл, оскільки у вищих відділах ЦНС внаслідок виробничого навчання створює інтегральний образ належної робочої дії, з якою звіряється фактично виконуваний рух. У схемі координації рухів домінуюча роль відводиться нервовій регуляції рухових функцій. Велике значення при цьому має багаторівнева організація координації рухів і вегетативних реакцій, пов'язаних з руховою діяльністю. [4, 7]
Об'єднання в діяльності простих і складних рефлексів, що підкоряються нервовим центрам, являє: собою складну проблему, вирішення якої з метою раціоналізації праці можливе лише за умови врахування специфічних окремих закономірностей, які відображають соціальну природу праці.
Фізична робота супроводжується значними змінами в діяльності серцево-судинної системи, зокрема збільшується кровообіг, хвилинний об'єм серця досягає 30-40 л. Збільшення хвилинного об'єму серця здійснюється за рахунок росту ударного об'єму і значної частоти серцевих скорочень. Частота серцевих скорочень під час роботи може досягти 180-240 за 1 хв., однак вона ефективна лише до нижчого рівня, у різних людей всього до 150-190 за 1 хв. Збільшення кровообігу сприяє зменшенню опору при проходженні крові по судинному руслу внаслідок розширення судин і зниження судинного тонусу підвищується кров’яний тиск, а діастолічний майже не змінюється. [68]
Частота і варіації тривалості окремих скорочень серця, тобто синусоїдної аритмії залежить від змін функціонального стану нервової системи людини, яка працює і в якої нервова регуляція здійснюється завдяки ефекторним імпульсам, що надходять по симпатичному і блукаючих нервах. Коливання серцевих циклів є синхронними з дихальними рухами. Звичайно, що рідші скорочення серця після навантаження і що швидше відновлюється вихідний рівень частоти, а також що менше підвищення артеріального тиску, то більша працездатність людини. Суттєве значення у регуляції функції судин належить адреналіну і вазопресину. Рефлекторний і гуморальний механізм під час роботи сприяє раціональному перерозподілу крові з внутрішніх органів до м’язів, які працюють. [70]
Під час роботи спостерігаються суттєві зміни в крові. Кількість еритроцитів і гемоглобіну збільшується, і це є наслідком компенсаторних процесів в організмі, спричинених підвищенням потреби в кисні. Збільшується також вміст лейкоцитів - робочий лейкоцитоз. У разі виконання дуже інтенсивної роботи в крові накопичується молочна кислота, збільшується кількість вуглекислоти. При цьому, що більший вміст молочної і вугільної кислот, то нижчий рівень лужних резервів. Збільшення рівня вуглекислоти і молочної кислоти перешкоджає зв'язуванню кисню гемоглобіном і допомагає віддачі кисню тканинам. Співвідношення артеріовенозної різниці кисню і кисневої ємності носить назву коефіцієнта утилізації кисню.
Зміни функції дихання під час роботи полягають у тому, що легенева вентиляція збільшується в декілька разів і може збільшитись до 150 л/хв за рахунок прискорення дихання і, особливо, збільшення глибини вдиху. Легенева вентиляція збільшується пропорційно інтенсивності роботи і ступеню споживання кисню. У більшості людей під час м'язового навантаження вентиляція легень не буває більшою, ніж 100 л/хв. Частота дихання під час роботи збільшується до 30-40 за 1 хв і більше. Звичайно спостерігається узгодження ритму дихання і ритму роботи, яка виконується. Під час виконання дуже важкої роботи стан робітника визначає дихальний коефіцієнт, тобто відношення кількості вуглекислоти, що виділяється, до кількості кисню, що споживається. Звичайно, якщо праця легка, цей коефіцієнт коливається від 0,7 до 1,0 залежно від того, як співвідносяться жири, білки і вуглеводи, що окислюються в організмі. [71]
Витрати енергії під час виконання фізичної роботи є тим більшими, чим більшою є механічна динамічна робота, а також пов'язані з нею емоції та умови довкілля.
Витрати енергії в організмі відбуваються завдяки реакціям тканинного окислення в процесі обміну речовин. Визначено, що споживання 1 л кисню відповідає приблизно 5 ккал. [31] Під час вивчення газообміну розрахунок енергії проводиться з урахуванням збільшення споживання кисню під впливом виконуваної роботи. На початку роботи, коли настає період втягування в роботу, газообмін збільшується протягом 1-5 хв, досягаючи поступового рівня, що відповідає інтенсивності виконуваної роботи. В умовах стаціонарного режиму роботи і визначеного діапазону її потужності збільшення газообміну прямо пропорційне величині механічної роботи. У разі, коли робота дуже інтенсивна, споживання кисню досягає межі і тоді продовжується за рахунок виникнення кисневого боргу. В організмі відбувається нагромадження великої кількості недоокислених продуктів обміну речовин, що потребує негайного припинення роботи. Відновлення організму після роботи є також перехідним процесом і потребує 15-20 хв для окислення недоокислених продуктів анаеробного обміну. Витрати енергії на роботу, тобто загальний кисневий запит, є сумою збільшення газообміну під час виконання роботи і після неї. Газообмін, що відбувається під час подальшої роботи, може змінюватися залежно від впливу попередньої відповідно до різних інтервалів відпочинку між ними. Під час виконання важкої роботи споживання кисню безперервно зростає і відновний період подовжується. [64]
Під час статичної роботи особливого значення набуває робоча поза людини з тривалим напруженням м'язів. Нині збільшилась кількість операцій, пов'язаних зі статичним навантаженням, тому що збільшилась кількість професій з