Biomeccanica di base - Parte 4 - Energetica del curl

[IronPaolo]

Non ce l’ho fatta… ho scritto un titolo molto accademico! In questa parte della trattazione affronteremo un argomento che ci sta a cuore: quanta energia ci mettiamo nel nostro movimento con il manubrio?
Ma… prima di tutto, cosa è l’energia? Facile, no? Bene, scrivetelo su un foglio. Vi accorgerete che assumerete espressioni Fantozziane tipo “dicesi energia…”. Definiamo energia la capacità di compiere lavoro (e/o di trasferire calore da un corpo ad un altro). Nel nostro caso non ci sarebbe stata definizione migliore!

Studieremo pertanto quanta energia, quanto lavoro il nostro bicipite deve generare per muovere il nostro bel manubrio.

Prima di tutto, vorrei eradicare una delle peggiori applicazioni delle formule della Fisica al mondo dei pesi. Il Fisica il lavoro meccanico è definito così:

E si legge: “il lavoro è pari alla forza per lo spostamento”. Utilizzata così questa definizione porta ad errori catastrofici. In realtà la storiella completa è la seguente:

Sia dato un “corpo” (punto materiale, oggetto, quello che vi pare) su cui agisce una forza risultante diversa da zero e pari ad F, se il corpo si sposta sul percorso s il lavoro meccanico svolto dalla forza è pari al prodotto scalare della forza F per lo spostamento s.

“Si ma è uguale in fondo!” Eh no! Non è “uguale”

Il disegno mostra un corpo che compie uno spostamento s sotto l’effetto della forza F. Entrambe le grandezze sono vettoriali, nel senso che lo spostamento ha una direzione e un verso, la forza pure e non è detto che coincidano.

Il lavoro è dato dal prodotto scalare dei due vettori, cioè si moltiplicano fra loro i valori (moduli) della forza e dello spostamento, “pesandoli” con un fattore che tiene conto della direzione di entrambi, il coseno dell’angolo che sussiste fra i due vettori. Così facendo si tiene conto del fatto che se io “tiro” l’oggetto non nella direzione dello spostamento, il lavoro compiuto per muovere l’oggetto nella direzione voluta è minore del caso in cui io tirassi nella stessa direzione! Quando forza e spostamento sono perpendicolari fra di se, il lavoro è pari a zero.
Si capisce pertanto che tutto questo può avere o meno attinenza con la nostra attività in palestra:

1. La forza è una forza netta, una risultante. Se questa è pari a zero, il lavoro è pari a zero. Se io sorreggo un bilanciere grondante di pesi e lo muovo a velocità costante, la mia forza muscolare sta equilibrando completamente la forza del bilanciere stesso. Cioè la risultante delle forze è zero. Non c’è lavoro meccanico sul bilanciere, ma i miei muscoli fanno fatica eccome!
2. Sempre nello stesso esempio, se io tengo il bilanciere fermo anche lo spostamento è zero. A maggior ragione il lavoro è pari a zero, ma niente può essere più falso per i nostri muscoli.
3. Se il lavoro meccanico si svolge su un percorso chiuso, lo spostamento è pari a zero, perciò il lavoro totale è nullo. Attenti perciò a chi dice che “se sollevo più in alto nella panca faccio più lavoro”! Chi solleva un peso, poi lo riabbassa, perciò il lavoro è zero!

Il nocciolo della questione è che quando parliamo di lavoro sottintendiamo, senza accorgercene, che stiamo considerando il lavoro svolto sul bilanciere, non dai nostri muscoli. E’ sempre il solito problema: applicare nella maniera sbagliata dei concetti corretti.

Il lavoro svolto dai muscoli consiste, semplificandolo al massimo, nel far scorrere i filamenti di miosina su quelli di actina, in modo da ottenere una contrazione. Impulsi elettrici dei neuroni si trasformano in impulsi chimici e con una complessa catena di reazioni si ottiene il movimento.

Possiamo dire che l’energia per fare questo è proporzionale alla forza che il muscolo deve generare. Cioè l’energia necessaria nell’unità di tempo è proporzionale alla forza che i muscoli devono generare in quell’unità, e matematicamente si scrive così:

Per dire “proporzionale” i matematici usano una uguaglianza dove un termine è moltiplicato per una costante opportuna. Da cui:

L’energia totale è pari alla somma (integrale) di tutti i contributi energetici nei vari istanti di tempo. Non fatevi impressionare dall’integrale che serve per fare bella figura e basta, il concetto importante è che l’energia muscolare è proporzionale alla forza che il muscolo deve sviluppare per il tempo di generazione della forza stessa.

Questa è una generalizzazione del tempo sotto tensione o TUT (time under tension) di Poliquin e, se ci pensate, è una logica ed evidente estensione. Non è importante SOLO il tempo, ma anche la forza che si deve generare! Matematicamente si esprime come sopra e graficamente è l’area sotto il grafico della forza. Questo modello ci servirà per quantificare delle grandezze e confrontarle fra loro, non per calcolare il valore assoluto delle grandezze stesse. Per questo le aree saranno considerate adimensionali, senza unità di misura.
Consideriamo la figura seguente: un curl con apertura fino a 90°, 2 secondi di eccentrica, 2 secondi di concentrica, 1 secondo di pausa fra le due, 0.5 secondi per frenare il peso, 0.1 secondi per accelerare il peso. Poliquin scriverebbe così: 2.1.2.0

Facciamo un po’ di misure, otteniamo:

Area curva statica

60.591

Area curva dinamica

61.516

Differenza

925

Differenza %

1,5%

Area picco eccentrica

493

% sul totale area

0,8%

incremento forza rispetto a massimo statico

6%

Area picco concentrica

432

incremento forza rispetto a massimo statico

27%

% sul totale area

0,8%

Il dispendio di energia totale dovuto alla “dinamicità” è veramente esiguo, con una differenza solo dell’1.5% sul totale. Se consideriamo il picco della concentrica necessario per mettere in moto il manubrio, a fronte di una maggior produzione di forza del 27%, l’energia totale del picco stesso è meno dell’1% del totale da produrre.

Questo fenomeno si ritrova in qualunque movimento: i picchi impulsivi generano un lavoro complessivo praticamente nullo perché la loro durata è minimale, ma devono essere assorbiti dai nostri tendini e dalle nostre ossa: visualizzate queste aree e questi picchi quando vedete qualcuno che si allena strappando e lanciando i pesi.

A questo punto dovrebbe essere chiaro cosa è necessario valutare nel calcolo del lavoro muscolare. La trattazione termina qui anche se chiaramente ci sarebbero da dire tantissime altre cose. Ad esempio, le forze eccentrica, concentrica e isometrica sono “differenti” fra loro. Questo dovrebbe essere evidenziato nel modello.

Ma si tratta di un’altra storia.

[bastalusole]

Inizi a farmi paura..porca vacca!
Io mi immagino a vederti fare grafici,calcoli,tirar fuori libri impolverati dell'università,cercare i termini giusti, e poi far grafici, tabelle,e poi grafici, formule..
Non ho il tempo di leggere tutto con calma,e io ho già problemi a ricordarmi qual è l'eccentrica e quale la concentrica!ma:
-con i tre esempi intendi dire che è facile applicare delle formule in un modo sbagliato,legarle a sistemi di riferimento errati,che si semplifica troppo o che direttamente si guardano delle cose che c'entrano poco..etc etc..giusto?
E che quindi

"se sollevo più in alto nella panca faccio più lavoro”

è VERO nel senso "spendo più energia",perchè infatti utilizzo più forza,ma non nel concetto puramente fisico del concetto di lavoro.
Cioè,ciò che devo andare a guardare è l'energia che spendo, è questo il mio "dato sensibile".Giusto?
Più energia uso,più faccio "lavoro" nel senso comune e non fisico.
-

Questo fenomeno si ritrova in qualunque movimento: i picchi impulsivi generano un lavoro complessivo praticamente nullo perché la loro durata è minimale, ma devono essere assorbiti dai nostri tendini e dalle nostre ossa: visualizzate queste aree e questi picchi quando vedete qualcuno che si allena strappando e lanciando i pesi.

Quindi: se uno strappa etc etc, non compie più lavoro (inteso come ENERGIA spesa) "utile" ma utilizza solo dei picchi di forza rischiando di farsi male etc etc.giusto?
Perchè solitamente questa forza la si tira fuori aiutandosi con altri muscoli o con i movimenti del corpo che danno luogo a momenti etc etc..
Quindi: se mi slancio non faccio lavorare di più il muscolo in questione perchè ci metto poi meno tempo a compiere il movimento.
Esempio:
Se faccio il Curl controllato con 20Kg spendo tot. forza e tot.energia nei Bicipiti.
Se lo faccio con 25 strappando spendo uguale energia nei Bicipiti perchè ci metto di meno,ma utilizzo più forza,e utilizzo dei picchi di forza "aggiuntivi" tirati fuori con il movimento del corpo?..
Se faccio invece il Curl veloce con 10 Kg magari utilizzo la stessa forza se non di più che con i 20Kg più lenti,facendo anche qui dei picchi più accentuati,ma se il tempo è molto minore l'energia spesa è minore.
Quindi: scusami ma..mi perdo un po'..e dovrei anche lavorare..
Ma..
l'unica cosa che vuoi dire è che facendo movimenti veloci si creano dei picchi che sono dannosi?
E che poi volevi evidenziare le formule che mi fanno capire il legame tra tempo di esecuzione,forza, ed energia? ma che poi....
al fine dell'ipertrofia, o dell'aumento di forza o per altro..cosa è meglio? Con queste formule posso far calcoli approssimativi di energia e forza, ma che poi non sono queste le cose che fanno crescere il muscolo, ma è la biochimica dello stesso, e non la biomeccanica..giusto?
Scusa la mia ignoranza in materia ma che fatica.... e poi mai letto niente di BB..

che faticaccia la Fisica!!! ma se mi ci metto mi prendo bene..
Ma sei troooooppo complicato..e se lo sei per me che qualcosa conosco.. ah ah ah...auguri per gli altri!!!

[wrinkle]

ineccepibile paolo.......
c'è solo un però.......la relazione tra il dispendio di energia e la crescita muscolare, non è così certa, quindi, chissà se quei picchi abbiano un ruolo anche loro (attenzione, anch'io la penso esattamente come te, è solamente polemica costruttiva)

Sarebbe interessante affinare maggiormente il modello fino a vedere (anche in modo approssimativo) il rapporto di energia dissipata da 3 ripetizione al 90% dell'1RM e 12 al 70%.
Così ad occhio, immagino che 12 al 70 dissipino molta più energia ma dubito che abbiano uno stimolo allenante maggiore. Ergo, potrebbe non essere il parametro fondamentale quello dell'energia dissipata, ma magari potrebbe essere importante quello 0,8% di picco.

Ripeto, io non sono assolutamente un sostenitore degli allenamenti a strappo, però per 'debuggare una teoria' dobbia remarci contro, no?

[IronPaolo]

Ciao a tutti!
Grazie di aver letto il pacco ah ah ah

Devo dire che il tutto è una semplificazione di problemi complicati, come sempre in biomeccanica.

Il messaggio che volevo dare è questo (che avete ben compreso eh): un conto è "strappare" nell'esecuzione, un conto è sviluppare una velocità o una accelerazione.

Chi strappa non ottiene niente. Non ci vogliono gli integrali, ma questi aiutano. Perchè si creano dei picchi di forza impulsiva che si scaricano, necessariamente, da qualche parte e perciò ci si fa male, senza ottenere assolutamente nulla.

Differente è accelerare un peso o muoverlo velocemente a velocità costante. Nel weightlifting il dinamismo è d'obbligo, ma non è che ci si fa male. E' parte dell'esercizio o,se si vuole,è fare le cose correttamente. Mentre se si fa un curl strappando, si sbaglia perchè l'esercizio si fa in altre maniere.

Variando la velocità di esecuzione di un esercizio varia la spesa energetica, ma,come fatto notare, il legame è molto lasco. Lo scopo è "stimolare ed esaurire". Devo coinvolgere più fibre possibili, devo farlo per più tempo possibile. Se rallento volontariamente in maniera incredibile l'esecuzione ma uso un carico bassissimo... che ho coinvolto? Per questo il superslow funziona per un po' poi ci si fa due palle enormi...

Per il dispendio energetico, anche qui la semplificazione è gigantesca. Sicuramente 12x70% è ben più impegnativo che 3x90%, i bilanci energetici non ci aiutano. Ma 50x50% è ancora più dispendioso!

il problema è che 12x70% non coinvolge le stesse fibre del 3x90%. Ma 3 rip non ti permettono un esaurimento delle fibre coinvolte. Meglio sarebbe 6x1x90%

Ma se io tengo troppo questi carichi, mi brucio il SNC. E così via in un turbine di cose complesse

Queste cose vanno prese per quello che sono: una formalizzazione a posteriori di qualcosa che già si sa a priori

Però sono interessanti perchè, ad esempio, è facile vedere che una variazione apparentemente lieve del tempo di esecuzione di una ripetizione porti ad un consumo energetico molto superiore. 0.5 secondi di pausa nel punto più difficile rendono lo stesso esercizio brutalmente diverso.

Non sono questi calcoli che lo dimostrano, ma i numeri permettono di avere la percezione del "quanto".