11 agosto 2014

La velocità negli sport da combattimento

fisica e biologia a supporto dei combattenti

La necessità di effettuare azioni rapide negli sport da combattimento tenendo conto delle azioni dell’avversario comporta un’integrazione dei tempi necessari per i processi cognitivi con quelli richiesti per la soluzione motoria: la rapidità di azione risulta così la somma tra la rapidità mentale e la rapidità motoria (Harre).
In un ambiente in continuo mutamento quale è il combattimento, l’atleta non può fornire risposte stereotipate, ma deve valutare alcune informazioni significative e compararle, e succcessivamente definire la risposta, programmarla e verificarne l’esecuzione (Rossi). L’aspetto cognitivo assume un’importanza fondamentale, dal momento che l’analisi della situazione e la formulazione di una soluzione precedono l’attuazione della stessa, influenzando in maniera determinante il successo. La velocità finale sarà dunque frutto della velocità di valutazione della situazione, della velocità di formulazione di una soluzione e della velocità di esecuzione.
La velocità coinvolge numerosi aspetti; sul piano nervoso, dipende dalla velocità di propagazione delle informazioni e dalla capacità di regolazione del sistema neuromuscolare; sul piano muscolare, è direttamente proporzionale al numero di fibre rapide, alla capacità di contrazione-rilasciamento e alla mobilità articolare che economizza il gesto; dal punto di vista energetico, è agevolata da una corretta atttività enzimatica. Infine dal punto di vista psichico, da un’esatta immagine mentale dell’azione motoria e da una buona motivazione.
Affinchè possa avvenire un’azione veloce, questa deve durare poco e non produrre affaticamento. Per questa ragione l’allenamento alla velocità si effettua con carico nullo o minimo e l’esecuzione non supera mai i 10, massimo 15 secondi.
La velocità si esprime in tre forme: velocità di reazione ad uno stimolo esterno, di azione di un’esecuzione motoria e di frequenza, che rappresenta il massimo numero di gesti motori effettuabile nell’unità di tempo.
Il modello di velocità proposto da Harre distingue la velocità di base e la velocità complessa. La velocità di base si articola in velocità di reazione e di coordinazione, le quali non sono in rapporto tra loro e non hanno alcun rapporto con gli altri fattori della prestazione. La velocità complessa si divide invece in velocità di azione e movimento, che può essere ciclico e aciclico. La velocità di azione negli sport da combattimento consiste nella capacità di compiere un gesto motorio il più velocemente possibile in base alla situazione del momento; dipende pertanto dalla velocità di reazione e dalla velocità di movimento aciclica.
Va pertanto approfondito il concetto di rapidità di reazione, che comprende la capacità di anticipazione, il tempo di latenza e il tempo di reazione. L’anticipazione è una capacità che consente di compiere una previsione probabilistica relativa a situazioni non ancora iniziate o non terminate. Negli sport da combattimento l’atleta non anticipa movimenti, quanto situazioni. L’atleta deve limitare le informazioni, identificando quelle significative, predeterminando un ristretto numero di scelte in base all’esperienza passata e alle probabilità. Per tempo di latenza si intende il tempo che intercorre tra l’arrivo di uno stimolo ad un organo e l’apparire della reazione. Il tempo di reazione è il tempo che intercorre tra l’arrivo di uno stimolo sensoriale e la reazione volontaria, e si esercita in cinque fasi: eccitazione del recettore, trasmissione al sistema nervoso centrale attraverso le afferenze, elaborazione, propagazione della risposta lungo le efferenze e stimolazione del muscolo e conseguente movimento. Le possibili risposte vanno differenziate in reazioni semplici, con le quali si risponde con un programma preordinato (reazione allo sparo dello starter) e reazioni di scelta, con le quali l’atleta deve trovare in base alla situazione la soluzione più vantaggiosa nel minor tempo possibile.
Essendo la capacità di rapidità condizionata da presuppo sti genetici, non è facilmente allenabile, pertanto l’allenamento deve coinvolgere tutti i fattori che la determinano. Un programma di allenamento alla velocità può seguire le seguenti direttrici: va iniziato precocemente (6-8 anni), va impostato dal facile al difficile, dal semplice al complesso e dal noto allo sconosciuto, dal generale allo speciale.
L’apprendimento può essere di tipo percettivo, decisionale ed effettorio: grazie al primo l’atleta può dedurre le intenzioni dell’avversario dalla postura che precede lo sviluppo dell’azione, mentre con il secondo l’atleta diviene capace di praticare numerose soluzioni che crescono nel tempo e che saranno anche frutto dell’iniziativa personale; scopo del terzo è invece il miglioramento dei fondamentali. L’apprendimento percettivo e decisionale influiscono sulla rapidità di reazione, quello effettorio sulla rapidità di movimento aciclica.
Suggerimenti per un buon allenamento alla velocità sono i seguenti:
– variare mezzi e metodi per evitare il formarsi di barriere di rendimento
– svolgere gli esercizi all’inizio dell’allenamento per mantenere una velocità il più elevata possibile
– effettuare unità di lavoro brevi
– mantenere una buona mobilità articolare
– evitare ripetizioni standardizzate a oltranza per non cadere in regime aerobico
– stimolare l’atleta a fornire processi di soluzione più che sequenze di movimenti.

Dalla fisica si sa che il LAVORO MECCANICO per spostare un pugno o un calcio da un punto A a un punto B distante un certo spazio r è dato dal prodotto della forza F che agisce sul pugno o sul piede per lo spostamento r eseguito.

L = F x s

Il Lavoro però è indipendente dal tempo impiegato per eseguirlo, vale a dire che se un pugno o un calcio vanno da A a B in un secondo o in un minuto il Lavoro eseguito è lo stesso. Inoltre dipende dalla distanza tra i punti e non dalla traiettoria utilizzata. Pertanto negli sport da combattimento questo concetto è di utilità limitata.
Risulterà pertanto maggiormente utile il concetto di POTENZA, che rappresenta la rapidità con cui un sistema compie Lavoro.

Potenza = Lavoro / tempo

Pertanto un muscolo che può svolgere lo stesso lavoro in minor tempo sarà più potente. Dipendendo la potenza dal tempo, risulta chiaro come questo sarà minore quanto minore sarà la traiettoria utilizzata. Pertanto la potenza è dipendente dalla VELOCITA’.

velocità = spazio / tempo

Pertanto la potenza può essere così scritta:

Potenza = Lavoro / tempo = Forza x spostamento / tempo = Forza x velocità

Quindi un pugno o un calcio più veloce sarà anche più potente.

Ricordando che l’Energia cinetica equivale a

E cin =1 / 2 massa x velocità al quadrato

la Forza può essere espressa come

Forza = massa x accelerazione = massa x velocità / tempo = massa x spostamento /tempo al quadrato

ricordando dal teorema dell’energia cinetica

spazio = 1 / 2 x velocità x tempo

Forza = massa x 1 / 2 velocità / tempo = massa x 1/2 velocità / spazio (spostamento) / velocità = massa x 1 / 2 velocità al quadrato / spazio

Forza = Energia cinetica / spostamento

Pertanto la potenza equivale a

Potenza = Forza x velocità = (Energia cinetica / spostamento) x velocità = (1/2 massa x velocità al quadrato / spostamento) x velocità = 1 / 2 massa x velocità al quadrato /tempo

Vale a dire che la potenza della tecnica è data dall’energia cinetica applicata al pugno o al calcio nel tempo, pertanto a parità di energia cinetica risulterà più potente il colpo portato in minor tempo.
Negli spostamenti si combinano più leve per elaborare un movimento, e un tale sistema di leve viene chiamato catena cinetica; per semplicità verranno considerate solo le catene cinetiche formate da braccia e gambe. In biomeccanica le catene cinetiche sono suddivise in catene cinetiche aperte, in cui all’estremità non è applicata alcuna resistenza esterna che limiti il movimento (è il caso di un pugno o un calcio a vuoto), e catene cinetiche chiuse, alla cui estremità distale è applicata una forza esterna che limita o impedisce il movimento libero (caso della presa sull’avversario per eseguire la proiezione).
La velocità di un pugno o di un calcio è il risultato dei movimenti della gamba, delle anche, del tronco e del braccio. Secondo le leggi della meccanica, i moti complessi si possono scomporre in una somma di moti traslatori e rotatori; nel corpo umano invece, quasi in tutte le articolazioni le parti si muovoni attorno all’asse dell’articolazione, e gli spostamenti e le grandezze fisiche che li caratterizzano (velocità e accelerazione) si sommano se hanno lo stesso orientamento e si sottraggono se hanno direzioni opposte.
Le tecniche più complesse dal punto di vista motorio sono quelle in cui movimenti rotatori si sommano a movimenti traslatori (calcio ciclone); il calcolo di tutte le varianti comporterebbe un enorme dispendio compensato da una scarsa utilità, soprattutto in considerazione del fatto che ogni azione motoria è diversa dalle altre. Si identificano pertanto alcune variabili, una delle quali è il tempo, e alcune fasi comuni a tutte le tecniche.
Considerando la variabile tempo, vi sono quattro fasi comuni a tutte le tecniche, che sono caricamento, trasporto, interazione e rientro.
Va ricordato a questo punto che la potenza di un colpo dipende dall’energia cinetica applicata alla parte distale della catena aperta, vale a dire dalla forza applicata al pugno e dalla velocità con cui questo arriva. La velocità dipende a sua volta dalla traiettoria, cioè dallo spazio percorso, legato a sua volta all’ampiezza del movimento articolare, mentre la forza è legata alla massa della catena cinetica. Non va dimenticato che l’ampiezza massimale di un movimento articolare varia per la stessa articolazione in funzione degli assi di rotazione considerati e che l’elasticità di muscoli e legamenti impongono dei limiti all’ampiezza dei movimenti possibili.
La velocità massima e pertanto la massima energia cinetica aperta a livello delle sue parti distali (mano e piede) è data dalla somma delle velocità conferite ai diversi segmenti messi in gioco. La velocità di una catena articolare e quindi la sua energia cinetica dipenderanno dalla velocità di contrazione dei muscoli e dall’intensità delle resistenze che si oppongono al moto. Pertanto la velocità massimale di una catena aperta e la sua energia cinetica massimale saranno sensibili all’ampiezza del movimento articolare, vale a dire che movimenti più ampi permetteranno di imprimere un’energia cinetica maggiore. Essa è invece inversamente proporzionale alla massa totale messa in moto, cioè a parità di forza impressa, un pugno o un calcio appesantiti saranno più lenti.
La posizione relativa dei segmenti del braccio o della gamba hanno un’importanza fondamentale nello sviluppo della forza massimale in quanto l’applicazione di uno sforzo dipenderà anche dalla stabilità della postura adottata; in altre parole la forza massimale può esser limitata dalla necessità di mantenere l’equilibrio del corpo.
I movimenti rotatori sono più complessi da controllare; la rotazione avviene grazie all’applicazione di una forza non passante per l’asse del baricentro che esercita un momento rotante, quale ad esempio una spinta dell’avversario su una spalla. Nel caso invece di un’autorotazione, la forza esterna è prodotta dall’atleta grazie alla reazione del pavimento in direzione opposta alla spinta esercitata dal piede (3° principio della dinamica: F = -R). Nel moto rotatorio la massa m viene sostituita dal momento d’inerzia mr2 dove r è la distanza del punto dall’asse del baricentro, rappresentato dal punto di contatto del piede. L’aumento della velocità di rotazione è determinato dall’aumento del momento della forza di tensione dei muscoli agenti e relativa diminuzione della forza dei muscoli frenanti, e dall’attenzione che l’atleta porrà nell’evitare movimenti di allontanamento radiale dall’asse di rotazione, i quali sarebbero percepiti dal sistema come aumento del momento inerziale dell’atleta e quindi della massa rotante, con conseguente rallentamento della rotazione.
Per quanto concerne la precisione tecnica, va detto che il massimo risultato verrà ottenuto lungo l’asse centrale di visione.
Negli sport da combattimento, le fasi di caricamento, trasporto e ritorno rappresentano di fatto dei movimenti oscillatori. Nel caso di movimenti oscillatori con rotazioni veloci, mentre i muscoli agonisti si accorciano producendo movimento, gli antagonisti si allungano a causa delle forze di inerzia della parte in rotazione che si generano quando questa viene fermata, aiutando così il movimento di ritorno. Essendo l’equilibrio competenza dell’apparato vestibolare, è evidente come la testa dovrà guidare la rotazione affinchè il cervello possa ricevere ed inviare al meglio i segnali per l’esecuzione della tecnica ed il mantenimento dell’equilibrio.
L’importanza dell’apprendimento sensorio rispetto all’apprendimento motorio è più evidente nel taolu rispetto al sanda; essendo alto il grado di stereotipizzazione dei movimenti, gli atleti di taolu risultano avvantaggiati dalla visione dei video. Per l’atleta di sanda risulterà invece più importante un ottimo funzionamento del sistema di feedback, vale a dire del controllo e ritorno tra segnali di input e output,essendo tale disciplina situazionale e suscettibile pertanto a continue variazioni ed aggiustamenti tattici.
Il rendimento dell’atleta è altresì influenzato dai cicli circadiani relativi ad alcune funzioni fisiologiche quali frequenza cardiaca, immissione di ossigeno, pompa del sodio-potassio, che variano nel corso delle 24 ore giornaliere raggiungendo il minimo alle 4 del mattino, e sono verificabili tramite la temperatura interna.