Nel precedente articolo (Biomeccanica) abbiamo accennato alle leve mentre in questo (Le curve di forza) le abbiamo descritte velocemente. In questo articolo vedremo delle applicazioni pratiche e vedremo la correlazione esistente tra leve e tensione muscolare. Partiamo con un breve ripasso.
Le leve possono essere viste come delle altalene formate da un’asta rigida con la possibilità di ruotare attorno ad un punto fisso chiamato fulcro. In base alla posizione del fulcro ed alla lunghezza del braccio della potenza e della resistenza, si distinguono tre tipi di leve:
- leva di primo genere, il fulcro si trova tra la resistenza e la potenza. È una leva che può essere sia vantaggiosa che svantaggiosa, dipende dalla lunghezza dei bracci di potenza e resistenza;
- leva di secondo genere, la resistenza si trova tra fulcro e potenza. Questo tipo di leva è sempre vantaggiosa;
- leva di terzo genere, la potenza si trova tra fulcro e resistenza. Queste leve sono sempre svantaggiose.
Per creare un momento la forza deve essere perpendicolare al braccio. A seconda dell’angolo che si forma tra la forza e la leva abbiamo valori risultanti diversi. Una forza che agisce in modo obliquo può essere scomposta nelle sue componenti parallela e perpendicolare. La forza parallela non contribuisce a creare forze rotazionali, per cui più la componente parallela della forza è elevata minore è l’effetto rotazionale e più forza viene dissipata.
Esempio pratico
Se analizziamo i movimenti delle varie parti del corpo vediamo che grandi tensioni di forza si creano soltanto in alcune zone di movimento. I calcoli matematici sono abbastanza semplici. Vediamo ora all’atto pratico come possiamo applicare tali nozioni.
Prendiamo per esempio l’esercizio di flessione dell’avambraccio sul braccio con manubrio; dalla posizione distesa alla posizione flessa il braccio di leva cambia continuamente, per cui cambia anche la forza espressa seguendo quelle che sono le leggi della trigonometria.
Guardando la figura e prendendo come riferimento la posizione più difficile con avambraccio parallelo al terreno, quali sono i valori della forza che il muscolo deve generare per opporsi al momento creato dal carico? Partiamo col calcolare il momento della resistenza. Diciamo che il peso del manubrio corrisponda a 100 Newton (circa 10 kg), che il braccio della potenza sia 4 cm e che il braccio della resistenza sia 30 cm.
M = R x b = 100 N x 0,3 m = 30 Nm
Per calcolare il momento muscolare dobbiamo trovare F. Scriviamo l’equazione di equilibrio dei momenti:
F x a = R x b
Da qui ricaviamo la forza:
F = (R x b)/a = 30/0,04= 750 N
Per resistere ad un carico di 100 N il muscolo deve generare una forza pari a 750 N, una forza di più di 7 volte il carico.
Nella posizione orizzontale è richiesta la massima forza, assegnando a questo punto il valore di 100 abbiamo che nelle zone che vanno da 0° a 180° le forze richieste sono:
10° = 17%
30° = 50%
60° = 86%
90° = 100%
120° = 86%
150° = 50%
180° = 0%
Da questi valori risulta che la tensione utile per lo sviluppo della forza muscolare (compresa tra il 75% ed il 100%) si ha tra 50°-60° e 120°-130°.
Esempio con esercizio al cavo
Questo vale per gli esercizi con pesi liberi. Ma se l’esercizio svolto fosse ad un cavo? Si dice che gli esercizi ai cavi siano migliori per la crescita muscolare perché generano una tensione costante. La realtà è che non è assolutamente così. Vediamo di fare un esempio con il solito esercizio di flessione dell’avambraccio sul braccio svolto al cavo basso.
In questo caso la forza è direzionata dal cavo che forma con l’avambraccio un certo angolo. Al variare di questo angolo varia anche la forza. Vediamolo con i calcoli. La formula da utilizzare è:
M = R x b x sinα
Vediamo i valori di sinα (arrotondati) per alcuni angoli:
- 15° = 0,259
- 30° = 0,5
- 45° = 0,707
- 60° = 0,866
- 75° = 0,966
- 90° = 1
Per cui il momento generato dal carico sarà:
M = 100 x 0,3 x 0,259 = 8 Nm
M = 100 x 0,3 x 0,5 = 15 Nm
M = 100 x 0,3 x 0,707 = 21 Nm
M = 100 x 0,3 x 0,866 = 26 Nm
M = 100 x 0,3 x 0,966 = 29 Nm
M = 100 x 0,3 x 1 = 30 Nm
In questo modo possiamo decidere quale parte di ROM sovraccaricare maggiormente semplicemente variando la posizione in base al cavo. Di seguito la rappresentazione grafica dei valori ottenuti, la curva ottenuta rappresenta parte della curva di forza dell’esercizio.
