Le componenti fisiche degli sport con sovraccarichi

Per spostare un carico occorre che il nostro cervello invii dei segnali per fare in modo che il sistema muscolo-scheletrico si attivi con conseguente movimento articolare. Così i nostri muscoli percepiscono l’informazione di contrarsi, i capi articolari si avvicinano e le articolazioni si muovono intorno al loro fulcro.

Ma il sistema muscolare non è in grado comprendere quale interazione dinamica complessa sta effettuando. Lui è l’attuatore del sistema, il motore, è in grado solo di contrarsi esprimendo un’unica componente: la forza.

Ma quali sono i fattori coinvolti nelle manifestazioni di forza? Come si trasforma nel tempo? Come si lega a movimenti complessi e veloci? Queste domande troveranno risposta in questo articolo.

Le componenti fisiche degli sport con sovraccarichi

Il concetto di forza, lavoro e potenza

La capacità di un muscolo di vincere una certa resistenza è definita forza. In termini accademici la forza è la capacità di un muscolo di muovere una massa ad una data accelerazione (Knuttgen& Kraemer, 1987).

F = M * a

Il lavoro, o in gergo “fatica muscolare”, è la quantità di attività che il sistema muscolare compie per spostare un carico.

L = F * s

Un dato lavoro protratto nel tempo compone quello che tutti chiamiamo “allenamento”. Se andiamo però a vedere la formula matematica (lavoro nel tempo) scopriamo che essa può indicare anche la potenza generata.

P = L/t

Questo perché più lavoro facciamo in meno tempo, più carico muoviamo velocemente.

Vediamola in questo modo: l’applicazione di forza in relazione con velocità, costanti e differenti, porta il termine di potenza (Meriam&Kraige, 2012).

P = F * V

Fattori biologici nella generazione di forza e potenza

Numerosi fattori sono coinvolti nelle espressioni di forza nell’uomo. Tutti ruotano intorno alla capacità del corpo di generare forza, di elaborare e rispondere alle informazioni ma soprattutto sulla formazione anatomica/esperienziale del corpo umano.

I principali fattori riguardano:

• CONTROLLO NEURALE: la forza massima, la forza reattiva e quella rapida sono tutte influenzate dalla capacità dei centri nervosi di impartire scariche elettriche, sempre più rapide e intense al muscolo per reclutare più unità in tempi brevi (Enoka, 2008). I miglioramenti della forza nelle prime settimane di allenamento, sono attribuiti proprio all’attività neuronali, dato che il corpo impara come generare forza nell’unità contrattile (Komi, 1986).

 

• SEZIONE TRASVERSA MUSCOLARE: maggiore è la dimensione del muscolo reclutato, maggiore sarà la quantità di fibre al suo interno, quindi, a parità di condizioni, la forza espressa di un muscolo è legata anche alla sua dimensione (Maughan et al, 1983).

 

• ANGOLO DI PENNAZIONE DELLE FIBRE MUSCOLARI: le fibre muscolari non sono disposte tutte nella stessa direzione, alcune presentano una posizione uguale alla direzione di contrazione del muscolo altre invece hanno una disposizione più inclinata (pennazione). I muscoli che hanno una pennazione più accentuata presentano più sarcomeri in parallelo e meno in serie per questo sono in grado di esprimere una forza maggiore ma una velocità di contrazione minore.

 

• ANGOLO DI LAVORO DI UN’ARTICOLAZIONE: la quantità di forza rotatoria che può esercitare un’articolazione varia in base alla posizione dell’articolazione. In questo caso entra in atto il principio di leva (I, II, III genere) in base alla posizione della resistenza tra fulcro e azione muscolare. Questo è dovuto alla geometria dinamica dei muscoli, dei tendini e delle strutture dell’articolazione (Knapik et al, 1983).

 

• SCARICA NEURALE E CONTRAZIONE MUSCOLARE: più le scariche elettriche sono frequenti più un muscolo recluterà unità motorie, ma questo dipende molto dalla struttura e dall’architettura del muscolo stesso (Kamper et al, 2003).

 

• RAPPORTO FORZA E MASSA: il rapporto tra la forza dei muscoli coinvolti nel movimento e la massa delle parti del corpo che subiscono un’accelerazione è fondamentale.

 

• DIMENSIONE CORPOREA E MASSA SPOSTATA: ovviamente più peso dobbiamo spostare più forza occorre. Il corpo non esprime molta forza se il peso applicato è leggero, ma utilizza solo quello che serve. Esiste una relazione tra la forza dei muscoli coinvolti e la parte del corpo con cui intendiamo accelerare o esprimere forza. E’ chiaro che i muscoli degli arti superiori hanno una componente di volume molto minore dei muscoli degli arti inferiori; quindi la forza espressa sarà differente.

CONCLUSIONI

Ogni volta che spostiamo un carico i nostri muscoli si contraggono applicando forza articolare per muovere il carico in oggetto. In base alla traiettoria del sollevamento e alla quantità di lavoro compiuta nel tempo possiamo calcolare il volume complessivo di lavoro e stimare l’effetto finale del nostro allenamento. Inoltre l’interazione tra forza e velocità, nella generazione di potenza, sposta l’attenzione verso tipologie di lavoro differenti in base allo sport praticato.

Unendo entrambi i concetti possiamo affermare in linea generale che:

• Per sport con movimenti lenti, ad elevata intensità, con volumi di lavoro contenuti, è importante allenare la forza a bassa velocità (forza pura) o forza sub-massimale.
• Per sport con movimenti veloci e rapidi, ad intensità contenute e volume medio, dovrebbero concentrarsi sull’allenamento della forza veloce e della rapidità di reazione.
• Per sport con movimenti ciclici, ad intensità medio basse e volumi elevati, sarebbe consigliato allenare la forza resistente a media velocità ma elevato tempo di produzione.

A cura del Dr. Samuele Cravanzola e del Dr. Corrado Galazzo

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BIBLIOGRAFIA – REFERENCES:

1. Enoka RM (2008). Neuromechanics of human movement. Human kinetics.

2. Kamper DG et al (2003). Relative contributions of neuralmechanisms versus muscle mechanics in promoting finger extension deficits following stroke. Muscle &Nerve: Official Journal of the American Association of Electrodiagnostic Medicine, 28(3), 309-318.

3. Knapik JJ et al (1983). Isometric, isotonic, and isokinetic torque variations in four muscle groups through a range of joint motion. Physical therapy, 63(6), 938-947.

4. Knuttgen HG & Kraemer WJ (1987). Terminology and measurement. Journal of applied sport science research, 1(1), 1-10.

5. Komi PV (1986). Training of muscle strength and power: interaction of neuromotoric, hypertrophic, and mechanicalfactors. International Journal of Sports Medicine, 7(S 1), S10-S15.

6. Maughan RJ et al (1983). Strength and cross‐sectional area of human skeletal muscle. The Journal of physiology, 338(1), 37-49.

7. Meriam JL &Kraige LG (2012). Engineering mechanics: dynamics (Vol. 2). John Wiley &Sons.