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Le diverse espressioni della forza

Le diverse espressioni della FORZA

 

Quando si usa il concetto di forza occorre distinguere tra forza come grandezza fisica e forza come presupposto per l’esecuzione dei movimenti sportivi

Considerata come grandezza fisica, la forza è la causa dei movimenti. Se viene applicata su un corpo che si muove liberamente questo verrà accelerato o rallentato (azione dinamica), se viene applicata su un corpo fisso ne provocherà la deformazione (azione statica). Secondo la legge di Newton, la forza è il prodotto della massa per l’accelerazione. Sua unità di misura è il Newton (N)

1N = 1 kg m / s2

Rappresentata in forma vettoriale la forza è definita da grandezza, direzione e verso

Se questo concetto di forza viene riferito ai movimenti sportivi, possiamo distinguere tra forze interne, prodotte da muscoli, legamenti e tendini e forze esterne, che agiscono esternamente al corpo umano, ad esempio, la gravità, l’attrito o l’opposizione esercitata da un avversario

In quest’ottica la capacità di forza è genericamente definibile come

la capacità dei muscoli di sviluppare tensioni al fine di vincere od opporsi a resistenze esterne

Nella teoria dell’allenamento si usa il concetto di capacità di forza

La capacità di resistenza, di rapidità (velocità) e di forza definiscono la condizione fisica dell’atleta.

 

Nei movimenti sportivi la capacità di forza si esprime in modi molto differenti, ed è in rapporto reciproco con altre capacità condizionali. Si distinguono dunque una:

capacità di forza massima

capacità di forza veloce (rapida)

capacità di forza resistente

 

La capacità di forza massima

 

definizione = è la forza più elevata che il sistema neuromuscolare è in grado di esprimere con una contrazione massima volontaria (Harre)

Si distinguono una capacità massima di forza statica ed una di forza dinamica

Si distingue una forza massimale assoluta (massimo sviluppo di forza senza considerare il peso corporeo) ed una forza massimale relativa (considerando il peso corporeo dell’atleta)

E’ caratterizzata dalla mobilitazione simultanea del maggior numero possibile di unità motorie (UM)

Anche se la forza massima viene applicata raramente in condizioni di gara, un suo buon livello è utile per buone prestazioni sia nel campo della forza veloce che in quello della forza resistente

Viene, in modo peculiare, richiesta nelle discipline con notevoli resistenze da vincere (es. sollevamento pesi) e ove siano richiesti movimenti con alti livelli di “esplosività”(lanci, salti sprint nell’atletica leggera)

criteri generali d’allenamento

Viene incrementata con carichi elevati (85-100% del massimale), ridotto numero di ripetizioni (1-4) e ampi recuperi (3-5 ’) fra le ripetizioni

 

La capacità di forza veloce

 

definizione = capacità dell’atleta di superare resistenze esterne (sub massimali) al suo movimento con elevata rapidità di contrazione (Harre)

L’allenamento della forza rapida si svolgerà,sempre, nell’ambito delle richieste specifiche della gara

Quando si richiede una rapida esecuzione di movimenti in azione ritmica la forza veloce avrà un carattere ciclico, viceversa se caratterizzata da un singolo  ovimento avrà carattere aciclico

Generalmente rientra all’interno della definizione di forza veloce anche il concetto di “forza elastica o reattiva” ovvero  ove il muscolo va incontro a stiramento

Un muscolo stirato produce più forza. Ciò viene spiegato attraverso:

Þ    l’intervento del riflesso miotatico;

Þ    il ruolo svolto dagli elementi elastici in serie, costituiti da una parte passiva che si trova nel tendine ed una parte attiva che si trova nella componente contrattile, precisamente nei ponti acto-miosinici.

criteri generali d’allenamento

Vengono costruite condizioni tali per cui nell’esercizio d’allenamento ci siano condizioni di velocità e d’accelerazione simili al gesto di gara

Così nei lanci si sceglie un attrezzo leggermente più pesante o leggero; i salti vengono eseguiti con giubbotti appesantiti o con attrezzature che li facilitano, con rincorsa più breve o sottoforma di salti orizzontali ripetuti (balzi). Nei movimenti ciclici si usa una resistenza leggermente maggiore, o una velocità di spostamento più elevata. Questo allenamento mira ad aumentare sia l’accelerazione che la velocità impresse al corpo o all’attrezzo.

Aumentando la resistenza esterna si migliorerà la componente forza, diminuendola, quella di rapidità della prestazione di forza rapida.

Gli intervalli fra le serie arrivano quasi al recupero completo, per evitare diminuzioni nella rapidità dell’esecuzione dovuta alla fatica.

 

La forza veloce viene a sua volta suddivisa in (Harre):

 

forza Rapida = resistenza da vincere vicina allo zero ed alta velocità di contrazione; intervento esclusivo di fibre di tipo rapido

 

forza Esplosiva (potenza) = resistenza da vincere pari al peso corporeo; intervento massimo delle fibre di tipo rapido e minimo delle fibre di tipo lento; è quella che occorre per vincere una resistenza nel più breve tempo possibile (sviluppo di elevati indici di forza in tempi brevissimi)

Nel concetto di potenza acquista importanza non solo l’entità della massa da spostare, ma anche il tempo occorrente ad effettuare lo spostamento

Dipende dalla forza massimale e dalla capacità d’ accelerazione

Si suddivide a sua volta in tensioni di tipo :

a)   esplosivo-toniche 

creazione di rapidi ed importanti livelli di forza con carichi considerevoli o resistenze  esterne elevate, specie nella fase finale del gesto (lotta, strappo e slancio nel sollevamento pesi)

b)  esplosivo-balistiche 

il carico o la resistenza esterna si riduce (lanci in atletica)

c)   esplosivo-reattivo-balistiche 

la tensione ha le stesse caratteristiche di quella di tipo esplosivo-balistico, solo che è preceduta da una fase di distensione o prestiramento (giavellotto, tennis, disco)

 

forza Tonica = resistenza da vincere crescente fino al massimale; intervento massimo delle fibre di tipo rapido e tendente al massimo di quelle di tipo lento

 

 

La capacità di forza resistente

 

definizione = capacità dell’atleta di opporsi alla fatica negli impegni ripetuti di forza, richiesti dagli sport nei quali la durata della gara è relativamente lunga (Harre)

Nelle richieste di resistenza alla forza è particolarmente importante il modo in cui è prodotta e trasformata l’energia. L’impegno muscolare è accompagnato da quello organico (cardio respiratorio)

L’allenamento estensivo porta a lungo termine ad uno scadimento dei parametri di forza; nell’atleta di endurance l’allenamento della forza va curato per:

§  prevenire gli infortuni

§  incrementare l’efficienza muscolare con evidenti vantaggi sul miglioramento dell’economia del gesto

§  migliorare la capacità di variazione di ritmo (richiedente maggiori espressioni di forza)

§  migliorare le prestazioni su percorsi collinari o salite (ciclismo, corsa) o acque libere (nuoto)

 

criteri generali d’allenamento

Il carico e la velocità d’esecuzione si mantengono su valori medi e medio bassi (40-60% del massimale) per un tempo relativamente lungo (15-40”). L’impegno di forza va ricercato e favorito con una velocità di spostamento pù elevata rispetto alla gara o superando una resistenza più elevata artificialmente (forze frenanti come ad es, elastici nella corsa e nel nuoto, impiego di maggiori attriti come ad es. palette nel nuoto, remi più grandi nel canottaggio)

La gestione del sovraccarico è molto importante: resistenze minori del 40%della forza massima e volumi di carico notevoli, aumentano la resistenza alla forza in carichi di gara di lunga durata, ponendo l’accento sulla componente di resistenza. Resistenze più elevate (dal 50% al 60% della forza massima), accentuando la componente di forza, sviluppano la resistenza alla forza nelle gare di durata breve e media

 

Fattori che influenzano l’espressione della forza ed il suo incremento

 

Reclutamento muscolare (coordinazione intramuscolare)

Consiste nel maggiore o minore numero di unità motorie coinvolte ; infatti l’attivazione del neurone porta alla contemporanea e coincidente attivazione di tutte le fibre muscolari da esso innervate e non è possibile attivare “parzialmente”una singola U.M. Tale comportamento risponde alla “legge del tutto o nulla”; la fibra muscolare, quando riceve l’assenso da parte del motoneurone attraverso la trasmissione dell’impulso dalla placca motrice, si contrae sempre con il massimo della forza

L'incremento di forza iniziale (tipico delle prime settimane d’allenamento) senza che si registri ipertrofia (o perlomeno quando quest’ultima è molto limitata) accade grazie al fatto che il sistema nervoso diventa capace di reclutare anche unità motorie (quelle fornite di motoneuroni di grosse dimensioni, quindi più difficili da attivare) che l'individuo non allenato non è in grado di attivare.

Il sincronismo di intervento massimale delle fibre costituisce la coordinazione intramuscolare.

In contrazioni volontarie massimali è molto difficile attivare contemporaneamente tutte le U.M., anche se gli atleti allenati per la forza riescono a superare valori di reclutamento dell’85-90% delle fibre muscolari.

Il reclutamento delle fibre muscolari viene classicamente spiegato con la legge di Henneman o “size principle”, che mostra come le fibre lente siano reclutate prima delle fibre rapide, qualsiasi sia il tipo di movimento. In questo caso c’è dunque un passaggio obbligato attraverso le fibre lente che non è interessante nel caso di movimenti esplosivi. Un sovraccarico leggero comporta un reclutamento di fibre lente (I), uno medio quello delle fibre lente e delle II a, un elevato quello delle fibre lente, delle II a e delle II b.

Vi sono opinioni diverse quando vengono presi in considerazione movimenti di tipo balistico: la legge di Henneman non sarebbe rispettata e le unità motorie di II tipo potrebbero essere reclutate direttamente, senza sollecitare le unità motorie lente.

La conseguenza pratica è che un principiante inizialmente recluta poche fibre; dopo alcune settimane di allenamento, il numero delle unità motorie reclutate aumenta, senza che si sviluppi ipertrofia; proseguendo nell’allenamento la causa principale dell’aumento di forza diventa l’ipertrofia.

 

Sincronizzazione nel reclutamento delle unità motorie (UM) 

La regolazione della forza, oltre che sulla base del numero delle UM attivate (reclutamento),può avvenire anche in rapporto al grado di attivazione contemporanea (sincronizzazione) delle UM chiamate in causa, ovvero considerando la frequenza degli impulsi nervosi inviabili nell’unità di tempo

Per riuscire ad utilizzare efficacemente il muscolo occorre che lo si faccia funzionare sincronizzando le fibre. Facciamo l’esempio di un gruppo di persone alle quali sia stato richiesto di emettere contemporaneamente un suono gridando. All’inizio i vari suoni sono separati nel tempo, poi con l’esercizio le varie persone riescono a sincronizzare le voci. Le unità motorie funzionano allo stesso modo.

Per chiarire il concetto può essere utile anche il concetto del “tiro alla fune”; la massima forza verrà esercitata quando tutti i tiratori saranno sincroni

Particolarmente efficaci, per il miglioramento della sincronizzazione, sono i salti in basso. L’acquisizione di forza che si ottiene con la pliometria è dovuta, dunque, ad una migliore coordinazione intramuscolare.

Sono efficaci anche i sovraccarichi pesanti ed esercizi ove si combinano carichi pesanti e gesti esplosivi.

 

Sinergia muscolare (coordinazione intermuscolare)

Si riferisce all’interazione dei gruppi muscolari partecipanti al movimento

L’allenamento comporta un più coordinato coinvolgimento, nel gesto tecnico, dei muscoli sinergici ed antagonisti con miglioramento della sinergia, della coordinazione e della sequenzialità (catene cinetiche)

 

Forza prodotta da ogni UM

Un incremento di forza si osserva grazie all’incremento del numero delle vescicole che contengono acetilcolina (mediatore chimico che comunica il “messaggio” di contrazione) ed allo sviluppo dell’area di apposizione delle giunzioni neuromuscolare

 

Ipertrofia (superficie di sezione trasversa)

Fenomeno che si registra a carico prevalentemente delle fibre veloci (tipo II); mediamente un muscolo umano ha una sezione trasversa di 1 cm2; il muscolo riesce ad esercitare una forza di 10-20 Newton, per ogni cm2 di superficie di sezione.

Maggiore è la dimensione del muscolo, maggiore è anche il contenuto in proteine contrattili, più elevato è il numero di ponti actomiosinici che si formano. Quest’importante correlazione che si riscontra tra il volume del muscolo e le sue capacità contrattili, vale però sino a un certo limite d’ipertrofia. Oltre, infatti, il volume muscolare può continuare ad aumentare, ma le capacità di forza cresceranno in modo meno evidente. Questo fenomeno è palese nel caso dei culturisti, che sono gli "specialisti" dell’ipertrofia, atleti senza dubbio forti, tuttavia meno di altri, come ad esempio i sollevatori di peso, che possiedono delle masse muscolari meno ipertrofiche. Quest’appiattimento della curva che descrive la relazione tra volume muscolare e forza, è dovuto principalmente al fatto che, oltre un certo limite di volume muscolare, i muscoli pennati e bipennati (nei quali le fibre s’inseriscono obliquamente rispetto all’asse centrale) subiscono un forte cambiamento dell’angolo di pennazione, che diviene sempre più sfavorevole, limitando le possibilità di espressione di forza da parte del muscolo

L’ipertrofia può essere dovuta a quattro cause principali:

o   un aumento delle miofibrille;

o   uno sviluppo delle guaine muscolari (tessuto connettivo);

o   un aumento della vascolarizzazione;

o   un aumento del numero delle fibre (iperplasia).

L'ipertrofia delle fibre veloci è importante specie in quei muscoli ove predominano fibre lente, poiché così si compensa la percentuale minore di fibre veloci in chiave di sviluppo della forza.

Il migliore sviluppo della massa muscolare, nel lavoro con sovraccarichi, si ottiene con 8-12 ripetizioni massime (RM).

 

Iperplasia (aumento del numero delle fibre)

La presenza di nuove fibre nelle masse muscolari accresciute sarebbe da ascrivere allo sviluppo di cellule satelliti, fenomeno che può essere considerato alla stregua dell’iperplasia; si tratterebbe di uno sdoppiamento longitudinale della fibra (splitting) indotto da problemi di capilarizzazione; l’aumento della distanza su cui l’ossigeno deve diffondere per giungere ai mitocondri della cellula ipertrofizzata induce una difficoltà di regolare perfusione che implica la divisione longitudinale

 

Ripartizione percentuale dei diversi tipi di fibre

Nel muscolo sono stati classificati due tipi di fibre, le fibre lente o di I tipo e le fibre rapide o di II tipo. Queste ultime comprendono:

fibre II a, miste a metabolismo anaerobico ed aerobico;

fibre II b, rapide per eccellenza, in quanto sono soltanto a metabolismo anaerobico.

Dal punto di vista della percentuale delle diverse fibre nell’estrinsecazione d’elevate tensioni di forza è avvantaggiato chi possiede un maggior patrimonio di fibre bianche; infatti, queste ultime hanno una superficie di sezione maggiore e forniscono livelli più alti di tensione.

A parità di superficie di sezione una fibra bianca esprime una forza 2-2,5 volte maggiore di una fibra rossa. Sia l’ipertrofia muscolare sia le capacità di forza massimale (soprattutto nel caso in cui un’alta percentuale di forza debba essere prodotta in tempi brevi, ossia in condizioni di "forza esplosiva"), sono fortemente legate alla tipologia delle fibre, e una maggiore percentuale di quelle rapide costituisce in questo senso un indiscutibile vantaggio.

 

Correttezza della tecnica esecutiva

Per utilizzare in modo economico i sistemi funzionali è necessario possedere una buona tecnica in stretto legame con la coordinazione intermuscolare. Il rendimento metabolico muscolare, ad esempio,  aumenta o si produce un maggiore impulso di forza, se si eliminano contrazioni superflue di muscoli ausiliari e sinergici e se si ha un impegno sincrono di sinergici ed antagonisti

 

Caratteristiche biomeccaniche

I rapporti tra massa corporea e forza sono importanti; gli atleti con massa corporea elevata (massa magra) possono raggiungere maggiori livelli di forza massima

Importanti sono anche gli aspetti biomeccanici ed antropometrici che, ad esempio, in funzione delle modalità dei punti d’inserzione muscolo - tendinei ed ai concetti delle leve articolari, comportano differenze interindividuali.

Ogni muscolo ha una sua lunghezza ottimale d’accorciamento alla quale riesce a sviluppare la sua massima efficacia. Questa lunghezza dipende dall’angolo ottimale della leva articolare di cui il muscolo in questione rappresenta la potenza. Per l’articolazione del gomito, ad esempio, l’angolo ottimale d’azione del bicipite brachiale è intorno ai 90°, angolazione alla quale si presenta nelle ottimali condizioni d’allungamento