4 settembre 2014

Tecniche in salto

Studio delle forze in gioco e limiti biomeccanici

LE TECNICHE VOLANTI

Il superamento della forza di gravità

Le tecniche volanti rappresentano senza dubbio il momento più spettacolare dell’esecuzione di un esercizio di taolu: la loro corretta esecuzione comporta il superamento di problemi di coordinazione, scelta di tempo, nonché naturalmente di elevazione. Appare a questo punto interessante conoscere alcuni criteri di biomeccanica e meccanica rotazionale che possono fornire delle indicazioni utili ai tecnici che debbano avviare gli atleti agonisti all’esecuzione dei calci volanti. Il problema più evidente è rappresentato chiaramente dal superamento della forza di gravità, appare ovvio che l’obiettivo principale è rappresentato dal saltare quanto più in alto possibile, al fine di rimanere in aria il tempo necessario per eseguire la tecnica. Cercheremo ora con l’aiuto della biodinamica di giungere alle posizioni più favorevoli che garantiscano la massima espressione di forza in fase di stacco e la massima velocità angolare per quanto concerne le tecniche che prevedono rotazione in fase di volo.

ANALISI BIOMECCANICA DEI CALCI VOLANTI

La Forza iniziale

La razionalizzazione delle potenzialità dell’apparato locomotore è un fattore di primaria importanza per l’atleta di alto profilo: dal punto di vista strettamente meccanico, ciò significa che l’atleta deve svolgere il maggior lavoro possibile economizzando l’energia a disposizione e sviluppando la massima potenza di cui il proprio organismo è capace. Per l’atleta di wushu impegnato nell’esecuzione dei salti assume una rilevante importanza una grandezza fondamentale della biomeccanica, l’impulso della forza: esso è l’integrale della funzione forza nell’intervallo di tempo Dal punto di vista matematico, ciò significa che maggiore è la superficie sotto la curva, maggiore è l’impulso della forza: lo scopo è dunque ottenere la massima superficie sotto la curva.

impulso

L’età ideale per lo sviluppo dell’impulso sono le fasce di formazione (10-12 anni) e di rafforzamento (13-15 anni). Sperimentalmente è stato calcolato che il tempo durante il quale il corpo subisce accelerazione durante l’esecuzione di un salto è 0,15 secondi e corrisponde alla parte ascendente della curva, e la velocità massima di salita si ha all’istante in cui la gamba si estende, corrispondente al punto di massima altezza della curva: durante la fase di volo, agisce solo l’accelerazione di gravità, pertanto la velocità diminuisce bruscamente. Per tale ragione la fase di stacco è decisiva alla riuscita del salto.

Essendo nel caso di un salto molto limitato il tempo durante il quale la forza muscolare può agire, risulta evidente come un grande impulso possa derivare solo da una notevole forza. Diventa a questo punto fondamentale capire in quale modo è sviluppata la massima forza. Esiste una relazione che lega due variabili della meccanica muscolare, che sono forza e velocità. Esse sono proporzionalmente inverse; l’incremento di una va a discapito dell’altra. Si può sviluppare una gran forza con un movimento lento o esercitare un movimento veloce ma che non sviluppa gran forza.

F x V = K

Teoricamente, la massima forza è sviluppabile con velocità zero (in isometrica), mentre la massima velocità di contrazione si ha con carico zero. Dal punto di vista fisiologico, è più probabile che il muscolo si trovi in condizioni intermedie; pertanto agisce erogando una discreta forza a velocità significativa. Il prodotto della forza per la velocità corrisponde alla potenza muscolare: la curva della potenza rappresenta la massima potenza sviluppabile dal muscolo in condizioni variabili di forza e velocità.

F x V = F x s/t = L/t = P

Nei movimenti con caricamento tuttavia, si verifica una situazione apparentemente paradossale, in cui vi è uno sviluppo di forza nettamente superiore alla massima riscontrabile durante l’isometrica (pertanto con spostamento nullo), ma in realtà questa forza si ha durante il movimento.

Questo accade durante le contrazioni eccentriche; in altre parole il muscolo si contrae nella sua parte contrattile ma si allunga nella sua parte elastica, vale a dire che esercita la sua forza mentre è allungato e non contratto, vale a dire mentre la velocità di contrazione è negativa (V< zero).

potenza contrazione eccentrica

Esaminiamo il caso del salto relativo ad una tecnica di calcio volante; nell’istante che precede lo stacco, l’atleta piega il ginocchio per darsi lo slancio; il baricentro si sposta verso il basso. A questo punto la forza muscolare dapprima arresta la discesa e successivamente spinge il corpo verso l’alto. Per la terza legge della dinamica (F = -R) nel momento in cui il baricentro dal punto più basso inizia la salita la Risultante è già positiva prima ancora che il corpo inizi la fase di volo: questa forza costituisce la forza iniziale  e altro non è che la forza acquisita durante il caricamento che precede lo stacco.

forza iniziale

 L’area azzurra (forza iniziale) è la differenza al tempo zero tra l’impulso della forza partendo con le ginocchia flesse (area a destra) e l’impulso della forza partendo in piedi e abbassando successivamente il baricentro (area totale).

 

Lo sfruttamento della forza iniziale può essere compromesso da due eventi: la spinta verso l’alto avviene troppo presto, e in questo caso non è sfruttata tutta la capacità di spinta della gamba, oppure avviene troppo tardi, e in questo caso il passaggio dal basso verso l’alto risulta difficile. Sperimentalmente il risultato ottimale si ottiene quando il rapporto tra la forza durante la decelerazione verso il basso e la spinta verso l’alto è compreso tra il 15 e il 45%.

aree stacco presto o tardi

Staccando troppo presto o troppo tardi si sfrutta solo l’area azzurra perdendo l’area bianca

Il caricamento

Durante il caricamento per spiccare il salto, il percorso di accelerazione è determinato dalla differenza delle altezze del baricentro nella più bassa posizione di piegamento e nel punto più alto prima dello stacco dal terreno. Un piegamento molto accentuato aumenta il percorso, ma nello stesso tempo aumenta l’angolo di flessione dell’articolazione coxo-femorale e in quella del ginocchio e l’angolo di estensione in quella tibio-tarsica. In questo caso le articolazioni si allontanano dalla linea del baricentro e i muscoli si trovano a dover superare momenti d’inerzia gravitazionali maggiori.

Anche dal punto di vista biologico un eccessivo caricamento non è conveniente; per raggiungere la massima tensione di un muscolo è necessaria una lunghezza ottimale; sperimentalmente è stato verificato che durante la massima flessione nelle articolazioni i Momenti delle forze di gravità che agiscono su ogni punto dell’arto diminuiscono il vantaggio della lunghezza del percorso di accelerazione. Il movimento preparatorio porta così al superamento dell’ottimale lunghezza del muscolo, e l’accelerazione inizia ormai quando la curva ottimale della forza ha iniziato la discesa .

Accade così che il guadagno connesso all’allungamento del percorso di accelerazione è minore degli svantaggi che esso comporta. Tornando alla curva della forza, l’allungamento del percorso di accelerazione porta al prolungamento del diagramma Forza-Tempo, ma porta anche ad una temporanea diminuzione della forza muscolare, che porta ad una diminuzione della superficie sotto la curva.

area caricamento eccessivo

la curva azzurra rappresenta un salto con caricamento eccessivo, ciò comporta che il percorso di accelerazione è più lungo, ma le resistenze da vincere sono maggiori. La curva dell’impulso si abbassa più di quanto non si allunghi. Ne consegue che un caricamento eccessivo è svantaggioso.

 

L’accelerazione nello stacco

Secondo i principi della biomeccanica, il massimo successo si avrebbe se la forza muscolare agisse durante tutto il tempo dell’accelerazione verso l’alto con un valore costante. In pratica ciò non è possibile: il valore massimo può essere mantenuto solo per un breve tempo. Se la forza fosse costante, non si otterrebbe più una curva, ma un rettangolo. Non essendo la forza costante, in termini matematici sarebbe indifferente se il massimo della forza fosse espresso durante la prima fase del percorso di accelerazione o durante la parte finale, a patto che la forza media ed il percorso risultino uguali.

Dal punto di vista biomeccanico non è la stessa cosa; quando il massimo della forza si ha all’inizio, si ottiene una diminuzione della forza media per il seguente motivo: il massimo della forza può essere raggiunto dopo un arresto brusco del movimento preparatorio seguito da un movimento di accelerazione graduale. Ebbene, una parte dell’energia presente nei muscoli è utilizzata per eseguire l’arresto del movimento in discesa: la quantità di energia chimica presente nel muscolo, convertibile in energia meccanica, è limitata. Per utilizzarla al massimo è necessario un rapporto ottimale tra il movimento di preparazione e quello lavorativo. Ciò comporta che il massimo della forza non deve aversi all’inizio, bensì nella seconda parte della fase di spinta.

accelerazione finale

la superficie della curva dell’impulso aumenta se la spinta maggiore è impressa nella fase finale della salita, immediatamente precedente lo stacco da terra (la parte ascendente delle curve corrisponde alla fase di accelerazione, la parte discendente alla fase di volo)

 

Ciò può essere ottenuto non solo richiedendo all’atleta di esercitare il massimo della pressione sul pavimento nella fase finale dello stacco, tecnica coordinativa che presenta una certa difficoltà, ma semplicemente richiedendogli di non esercitare una forza eccessiva nella preparazione dello stacco.