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La relazione tra Forza e Velocità

L’autore dell’articolo, il prof. Filippo Massaroni

Introduzione

 E’ stato postato qui su RT un lavoro sulla relazione F-V che ha sollevato diverse perplessità in alcuni collaboratori. Probabilmente la brevità dell’articolo e la complessità dell’argomento hanno avuto il loro peso. CI vorremmo ritornare tenendo anche conto che i nostri lettori sono per la maggioranza studenti di S. Motorie e incontreranno o hanno già incontrato l’argomento e non vorremmo aggiungere difficoltà a difficoltà. Vorremmo aggiungere una richiesta per i redattori. Definire con chiarezza fin dall’inizio dove si vuole andare a parare. E’ come avviare l’auto senza aver chiaro dove andare. Solo se è chiaro hanno senso i vari itinerari, anche se non necessariamente quello scelto sia il più breve. Il nostro tema è Resistance Training. Già questo è da chiarire. Non si parla di massa muscolare o forza o potenza, ma del mezzo per, eventualmente, ottenerle. Quindi, fissato l’obiettivo il nucleo dell’eventuale lavoro dovrebbe descrivere il come arrivarci. O almeno un tratto del percorso.

Questo è un quadro ipotetico e migliorabile, ma lo useremo per una migliore comprensione. In verde la via principale perseguita

Diagramma di Hill. Ogni punto della curva ha come coordinate la Forza e la velocità ottenuta nel movimento con il massimo intenzionale dell’accelerazione.

 

La relazione Forza Velocità

Intuitivamente ogni praticante ha la sensazione che aumentando il valore della R la velocità relativa del movimento sovraccaricato ottenibile diminuisce. L’inglese premio Nobel per la Fisiologia Arcibald Hill rilevò che la relazione non fosse lineare ma iperbolica. L’andamento iperbolico dice che più ci si allontana dal centro, nel braccio “nostro”, più la velocità derivata diminuisce rispetto al rapporto centrale 1:1. Dietro questo fatto la scuola finlandese di Komi della quale fa parte il prof. Bosco ha dedotto notevoli applicazioni per il potenziamento dei movimenti negli sport di squadra e di atletica. In particolare conoscendo le richieste di potenza dei singoli sport, il grafico dà la possibilità di selezionare il valore del sovraccarico che determini la velocità adeguata. Come si vede nel grafico, per R superiori al 70%, la differenza tra velocità “d’allenamento per la forma” e velocità con intenzioni di accelerare la R è trascurabile. Per questo il prof. Bosco le mette tutte insieme nel termine CM (carico massimale). Ovvero la R che non permette accelerazioni ma solo sollevamenti a V costante o quasi. La CM quindi non è un valore stabilito, ma il range che va dal 70% 1RM a 1RM. Per completare la terminologia Bosco chiama FDM (forza dinamica massima) la quantità di R che permette ancora di incrementare l’accelerazione del movimento. Fmax s’intende 1RM.  Quindi in linea di massima, la CM indica il range dove si muove la R dei frequentatori non principianti che ricercano forma e condizione.

Forma

In un programma di RT forma e condizione sono sovrapponibili per vaste zone. Quindi anche se ci concentrassimo sulla forma, la ricaduta sulla condizione sarebbe scontata. Per forma intendiamo la ricerca di un migliore aspetto fisico, dal punto di vista estetico. Già questo dovrebbe chiarire la distanza da ogni estremismo. Mi permetto di suggerire una definizione di esercizio, magari da discutere.  Un esercizio per la Forma è un movimento volontario non dettato da bisogni esterni ma con l’obiettivo cosciente di migliorare le funzioni e le strutture che lo stanno permettendo.  Quindi saremo concentrati sul sistema interno compreso il “percepito propriocettivo” più che su quello esterno sintetizzato sulla prestazione.  La forma intesa come una migliore estetica, dipende da alcuni fattori il principale dei quali è la proporzione tra le masse dei vari gruppi muscolari. Quindi lavoreremo per il volume dei gruppi muscolari in proporzione ai bisogni.

 

Il volume muscolare. Ipertrofia e/o iperplasia

I determinanti del volume muscolare sono in sintesi:

1 Severa deplezione del pool dei fosfati (ATP/CP)

2 Stress metabolico

3 Tensione

Il primo è di facile attuazione, specialmente ripetendo l’esercizio per più serie con un tempo di recupero incompleto. Il secondo ed il terzo sono correlati alla velocità di contrazione ovvero alla potenza. Approfondiamo.

 

Relazione potenza/stimolo per la massa muscolare.

Il principiante medio, dopo i primi uno-due mesi è in grado di controllare la traiettoria di un peso libero. Quindi come istruttori si può osservare come la sua progressione sia sulla forza. Nella nostra esperienza abbiamo osservato un aumento di velocità? Molto probabilmente no perché come ci indica Bosco sta utilizzando quello che per lui è un CM (carico massimo) e perché nessuno gli ha chiesto di accelerare la contrazione. Gli viene chiesto eventualmente di eseguire una ripetizione in più. L’ultima, la più lenta. Dopo due anni di frequenza, con molta probabilità la R utilizzata sarà molto maggiore, ma la velocità è rimasta la stessa. Non ha alcun senso utilizzare l’aumento di forza per arrivare ad un aumento di Potenza. Eventualmente sono le due potenze che vanno confrontate (da principiante e da avanzato). Sono comunque cambiate con la formazione alcune cose. Una è la tensione. E’ aumentata R quindi la quantità di tensione anche se non la durata. Questo porta maggior stimolo per il punto 3 (tre). E’ aumentato lo stress metabolico, il punto 2, per un doppio motivo. Il primo riconducibile al punto 1 una maggior costo energetico per un aumento di lavoro. Ma anche il tipo di lavoro pesa. Il rapporto tra lavoro eseguito e dispendio energetico globale è il rendimento. Questo dipende dalla potenza applicata e diventa un rendimento inefficiente a potenze inferiori alla P massima. Un maggior stimolo metabolico quindi si ottiene rallentando la velocità di contrazione sotto quella che il nostro atleta adotterebbe “al naturale” rendendo inefficiente il sistema. Inoltre a bassa velocità, come ha notato il biomeccanico Basmajan nel lavoro per i Bicipiti si minimizza l’azione dei muscoli coadiuvatori al movimento lasciando tutto il lavoro al primario. E’ quindi evidente che la potenza diminuita sia per un lavoro nel campo CM che volontariamente è uno stimolo metabolico potente. Quest’ultimo da adottare sempre? No per il motivo che il depotenziamento abbassa l’azione neurale che si riflette nel medio periodo in un abbassamento della forza quindi della R. Va quindi adottato per brevi periodi (un microciclo) per poi tornare ad una contrazione ” natural” che rimpegni a pieno lo stimolo nervoso.

 

BB, PL e potenziamento per gli sport

Se c’è una deduzione chiara dal diagramma di Hill è che questi due sport, specialmente il Power Lifting, che spesso l’ha reclamato con altre “bontà” inesistenti, non sono assolutamente adeguati per un aumento della potenza necessaria in sport di squadra e di campo. E’ utilizzato in questi lo squat con lavoro tipo BB per brevi periodi proprio per stimolare una ipertrofia “di base”.

Nota. S’è usata la Forza in quanto il diagramma di Hill fa riferimento alla forza di un muscolo isolato fuori dalla articolazione. Nei movimenti umani, esercizi inclusi, la variabile corretta è “momento” in quanto è questo che misuriamo in una articolazione, ed è variabile lungo il ROM. Nulla cambia per il nostro tema. Inoltre, ma è secondario in quanto la curva è simmetrica, sull’asse delle ascisse (x) per convenzione si pone la variabile indipendente e sull’asse delle ordinate (Y) la dipendente. La velocità è chiaramente dipendente dalla R. Quindi andrebbe nell’ordinata. La forma della curva, rimarrebbe comunque invariata essendo simmetrica.

 

Referenze:

Bosco- La forza muscolare

Donskoj – Zatziorskij – Biomeccanica

Leonardi- Il motore muscolare

Gowitzke-Milner- Le basi scientifiche del movimento umano

Cavagna – Aspetti di Biomeccanica

Basmajan- L’elettromiografia nell’analisi dinamica delle funzioni muscolari

Fortemente veloci, praticamente potenti.

Fortemente veloci, praticamente potenti.

 a cura di Elpidio Amoroso RT Coach

Non vi è alcun dubbio che il canale di informazione dominante la scena mediatica  è il web.  Dal blog spensierato, al materiale didattico universitario, alla posta elettronica certificata, i messaggi che trasmette e riceve la nostra rete non hanno confini e censure.   Tutto lo scibile umano e disumano è semplicemente a portata di click. Nonostante le speranze, non è salva da questa visione post-moderna, la scienza dei pesi. Purtroppo, cosi come in tutte le risorse dalle quali estrarre qualcosa di concreto, c’è bisogno di un duro lavoro di setaccio e ricerca per filtrare ciò che è realmente sostenibile, soprattutto in questo tumulto di tastiere infuocate.  Parafrasando, anche questa faccenda è già storia. Intanto sono molte (forse troppe)  le modalità di approccio allo studio e gli approfondimenti che aleggiano intorno al nostro mondo dei gravi.

A volte appare troppo prolissa, zavorrata da false cattedre e docenti che si erigono  possessori di verità assolute, nello stesso tempo diventa scevra e superficiale quando è raccontata esclusivamente con empirismo e attitudine da praticone.

 

L’obiettivo di questo articolo è quello di rilanciare  riflessioni con estrema sintesi di un argomento  trito e ritrito ma pur sempre complesso e interessante: la forza in relazione alla velocità, nella maggior parte delle sue espressioni.

 

Fig.1

 forza rapida

 

Per alcuni e ovvi motivi, si escluderanno le vicende legate al nozionismo accademico, che se isolate, generano confusione e null’altro. Certamente il lettore di RT, non ha bisogno di rivedere concetti e definizioni, piuttosto si serve di quest’ultimi per approfondire ciò che realizza con l’allenamento. Per non perdere tracce storiche, anche il passato va conosciuto, pertanto non va escluso. Su alcune definizioni trarremo conclusioni cercando di avvicinarci il più possibile a ciò che è il vissuto da allenatori, da atleti, da utenti o appassionati entusiasti di allenarsi con i pesi, in definitiva da RT enthusiast.

 

Nel contesto RT, per introdurre la potenza, da concetti di fisica elementare (materia di cui non voglio abusare, lasciando spazio agli studiosi)  c’è bisogno di fare inevitabilmente riferimento ad una terza grandezza fisica che affascina e induce al boato del pubblico dopo ogni impresa atletica: la velocità. Per alcuni aspetti,  la forza massima assoluta, ci conduce praticamente all’esecuzione di 1RM e può essere considerata per convenzione un’espressione monodimensionale. Per arrivare all’obiettivo, l’esecutore di una prova massimale focalizza l’attenzione solo e soltanto sul gesto di sollevare il peso, senza preoccupazioni ulteriori, se non quelle che consentono di evitare traumi o di massimizzare la tecnica per la minima spesa energetica dal contributo coordinativo. Da un’altra parte, per chi ha come obiettivo la massa muscolare, l’intento assume un carattere bidimensionale, poiché al sollevamento del peso, corrisponde uno specifico numero di ripetizioni. Quindi oltre alla variabile Forza, anche lo spostamento del peso contribuirà a tale produzione. Un’analogia di riferimento potrebbe essere quella di Lavoro=Fxs  come Peso impiegato x Ripetizioni eseguite, il tutto in una modalità relativamente esplosiva, poiché le Unità Motorie (da ora UM) reclutate, nel tempo sono fenotipizzate come FTIIa, patrimonio di fibre per il quale è caratterizzato  maggiormente il bodybuilder, definito dal prof. Carmelo Bosco come soggetto “più lento”  dal punto di vista contrattile. Infine, nella massima espressione di Forza Veloce è la velocità la terza variabile, direttamente correlata al peso sollevato. L’aspetto quindi è di rilevanza  tridimensionale: peso, ripetizioni, velocità dello spostamento.  Si analizza quindi il carattere esplosivo della forza che,  anche se in modo improprio, si può definire come la capacità di esprimere elevati gradienti di forza nel minor tempo possibile, per poter imprimere alla resistenza da spostare (Lavoro = fxs) la maggiore velocità possibile. Da questo si deduce che espressione di forza esplosiva coincide con la massima potenza muscolare, cioè minimo tempo impiegato per compiere un lavoro (W= L\T). La massima potenza muscolare generalmente si ottiene con sviluppi di forza pari al 30-40% della forza massima e con velocità di accorciamento pari al 35-45% di quella massima (1).

Fig.2forza

Le definizioni però si maneggiano con cautela, altrimenti si rischia di mietere vittime della confusione.  Pertanto,  passando per la letteratura scientifica del prof. Bosco, si potrebbe proseguire ancore con  “la forza con la quale si tiene conto della capacità di modulare la velocità con cui spostare il carico è detta FDM forza dinamica massima”.  Oltre questo carico ci si sposta verso la forza massima, fino ad arrivare alla massima isometrica dove la velocità è 0 ed è nulla anche la potenza. Se P= F x v , ovviamente la potenza diminuisce al diminuire di v. Ma di cosa si ha bisogno per allenamento quando tra gli obiettivi c’è la potenza? La risposta è intuibile nel famoso grafico di Hill che relaziona la velocità della contrazione muscolare con la forza espressa.

Fig. 3

 forza2

 

La massima potenza viene erogata quando il muscolo sposta una Resistenza di circa il 40% del valore massimo per un determinato muscolo ad una velocità di circa il 40% di quella massima possibile; di contro la velocità massima è sviluppata dal muscolo quando esso è privo di carico aggiunto come avviene nella produzione di forza esplosiva, mentre la forza massima si raggiunge quando la velocità  è nulla nonostante la tensione che si sviluppa nelle fibre sia massima, come avviene nella produzione di quella che comunemente viene chiamata forza isometrica massima; in questi casi la potenza sviluppata dal muscolo sarà minima. Nel caso della forza muscolare da applicare in uno squat per esempio, l’entità della R stabilisce un reclutamento di UM , che parte da quelle di tipo I (legge di Henneman) fino a reclutarle tutte, oltre alle cosiddette lente di tipo I anche le IIa e IIx in caso di Resistenza maggiore quindi di velocità e risposta contrattile maggiore. La forza in gioco è strettamente correlata al suo prodotto con la velocità che è proprio la potenza!  Se aumenta la forza da applicare per vincere il carico (meglio definito precedentemente Resistenza), la velocità si abbassa in funzione dell’entità della R stessa. Si arriva a 0 quando non si è in grado di spostare quella R, ed è questo l’esempio della forza isometrica, ovvero a potenza nulla. Se la resistenza diventa più bassa, si potrebbe applicare una forza che sposta con maggiore velocità (forza veloce) quindi aumenterebbe la potenza erogata, F x v oppure F x s\v ancora sostituibile con L\T.

 

Nella realtà del bodybuilding la variabile velocità è secondaria rispetto all’importanza che assume in altri sport. Questo indica, grosso modo, che il range di lavoro dell’ipertrofia è dal limite più alto della FDM (Forza Dinamica Massima) in su, quindi a partire dal 70-75% (2).

Fig.4

forza3

I movimenti a cui si riferiva il prof. Bosco sono prevalentemente catene cinetiche chiuse e semichiuse. Per i puristi, è intuibile che non si riferisce a movimenti come la flessione del gomito con per i bicipiti o le croci per i pettorali.  Pertanto, se in una catena motoria, chiusa o semichiusa, la R viene distribuita in tutte le articolazioni , diversamente succede  in quelle aperte dove il valore articolare si riduce.  Un esempio potrebbe essere quello della catena di spinta del tronco e degli arti superiori come nella distensione su panca con il bilanciere.  Il tricipite è un forte ausiliario, mentre nella stessa panca, ma con manubri,  lavora poco, se non pochissimo. La forza dipende dalla quantità di massa (sezione trasversa) muscolare e dal numero ponti acto-miosinici disponibili. C’è da aggiungere che  quando la velocità aumenta, la forza diminuisce non solo perché il contributo delle tipo I viene meno ma anche perché, nelle fibre di tipo II, la stessa velocità non permette di formare tutti i ponti disponibili. Una volta attivate tutte le UM, sarà la frequenza di scarica ad aumentare. Ritornando al tricipite, esso si trova costretto ad anticipare la frequenza di scarica rispetto al pettorale che essendo più grande pretende la stessa forza dal suo ausiliario. Per alcuni esecutori, che hanno alti obiettivi come la potenza, questa faccenda può interessare meno, ma è facile intuire che per parlare di preparazione atletica, prescindendo dagli effetti dell’ipertrofia, i movimenti a catena chiusa hanno una valida ragione di esistere.

Per ritornare alla risposta gerarchica delle UM, essa  è regolata sulle richieste del movimento da realizzare (progetto motorio)  in relazione al carico (R) da spostare e alla condizione iniziale del muscolo che deve contrarsi. L’allenamento porta a un’integrazione temporale fra attività delle lente e delle veloci. I modelli di reclutamento come quello di Hennaman, sulla base del “principio della dimensione”, prevedono che le fibre rosse sono più sensibili agli stimoli afferenti al muscolo e che la loro attivazione sia presente anche a bassa frequenza. Resta da indagare o approfondire magari in altre sedi, che le fibre rosse (lente) non si possono escludere e che per un innesco migliore dell’attività delle fibre bianche è necessario un elevato stato di attivazione delle rosse! L’interazione fra l’attività delle diverse tipologie di fibre è una questione cruciale, senza questa condizione il sistema nervoso centrale in correlazione con il sistema somatosensoriale si accollerebbe di tutto quello che fanno le fibre rosse e bianche, non potendo seguire tutte le variazioni di sia dal punto di vista elastico che cinetico. In merito a ciò che succede in allenamento, c’è sicuramente da considerare il ruolo delle fibre intermedie IIa, ricordando i bodybuilders. L’allenamento sulla potenza secondo il prof. Bosco rimane valido, a patto che se ne comprenda il senso. Oltre alcune percentuali di 1RM, il lavoro è portato a termine aumentando la frequenza di scarica che costituisce, in effetti, uno stimolo forte al SNC, da qui l’idea di Bosco di fermarsi al calo della velocità per separare allenamento nervoso da quello metabolico (3).

 

ALLENARE LA POTENZA

Quest’obiettivo è tipicamente il più richiesto durante tutta la periodizzazione annuale, quando gli atleti sono intenti a ricercare il loro picco di condizione fisica. La capacità per produrre potenza muscolare, è associata con fattori come un alto livello di forza assoluta e movimenti in velocità. Per gli atleti che già possiedono una tale capacità condizionale, durante gli esercizi con resistenze, ci sono fattori chiave che possono permettere un ulteriore sviluppo di potenza. Eseguire le serie al cedimento, potrebbe ostacolare lo sviluppo della potenza perché si riduce la velocità dei movimenti, pertanto interrompere la serie prima del cedimento o ancora prima di perdere velocità con quel R, si rivela la strategia migliore.

Una tradizionale serie Full-RM (tutte le ripetizione possibili, stabilito un certo valore di R) è svantaggiosa in termini di guadagno sulla potenza delle ripetizioni.

 

La pianificazione RT per incrementare la potenza si basa su un approccio che considera l’interruzione della serie, prima del cedimento.

 

1° esempio:  ripetizioni singole, ognuna delle quali intervallate da 20 “ fino a completarne 6. Nel linguaggio più appropriato, sono indicate come 1/6RM, in altre parole 1 ripetizione eseguita, sulla base delle possibili 6 ottenute in continuum.

 

2° esempio:  ripetizioni doppie, 3 serie eseguite con 50” di riposo. 2/6RM

 

3° esempio:   ripetizioni triple, 2 serie con 100” di riposo. 3/6RM

 

In tutti i casi, la variabile chiave è la velocità. Appare ovvio che non appena questa si abbassa, l’allenamento per la potenza perde il suo beneficio.

Gli esempi elencati, possono produrre significativamente un grande guadagno di potenza, rispetto a chi preferirebbe eseguire le reps in continuum e arrivare al cedimento con 6/6RM (Repetition Maximum.)

Il metodo che prevede prestazioni Full RM (tutte quelle eseguibili data un nRM, in questo caso 6RM) non è indicato per gli allenamenti mirati alla potenza. Inoltre, poiché la maggior parte degli sport basati sulle condizioni anaerobiche (football, rugby, pesistica olimpica) richiedono impegni di forza esplosiva veloce, il trasferimento di prestazioni migliori si verifica maggiormente nella tipologia di allenamento, dove le ripetizioni ottenute con un  certo valore di  RM sono divise.

La ricerca suggerisce che se l’obiettivo è migliorare la potenza, la serie deve terminare prima di raggiungere lo sfinimento. Per esempio quando si esegue la distensione su panca con 75%1RM, la serie dovrebbe terminare approssimativamente prima di 3 -5 ripetizioni. Come questi risultati si riferiscano ad altri esercizi comunemente prescritti nella Pesistica Olimpica, richiede un successivo approfondimento ma esiste probabilmente la stessa relazione. Per questa categoria di atleti, occorrerebbe una vasta bibliografia da rispolverare, magari dedicando un altro articolo. Ciò che emerge più di ogni altro loro aspetto, è sicuramente la capacità di trasferire con questa tipologia di allenamento straordinarie doti atletiche di potenza nel salto (4).  Ecco  l’intuito per le nuove (ma non nuovissime) frontiere del potenziamento atletico per sport di squadra e individuali che si basano sulla Pesistica Olimpica Adattata. Non è da sottovalutare inoltre la specifica fenotipizzazione di UM che  caratterizza i “WeightLifter”.  Statisticamente, e non solo, sono classificarti a vertici tra gli atleti più “veloci”.

Fig. 5

jump

In conclusione, un allenatore deve determinare specificamente, quante ripetizioni sono possibili, data una certa percentuale di R, in seguito egli regola quelle da eseguire per le serie. Inoltre, le risposte ormonali a seguito di allenamenti condotti a cedimento, non sono certamente rassicuranti. In effetti, per aspettarsi risposte minime di aumento di testosterone endogeno, le serie devono essere eseguite con estrema forza esplosiva, sicuramente non al cedimento.  Il motivo per il quale si abbassano le reps ma non le Resistenze è per non compromettere il reclutamento di UM, principalmente. Per giunta, proseguire verso il cedimento in tutte le sedute di allenamento induce a una diminuzione della secrezione di alcuni ormoni. Tuttavia, la stimolazione ormonale è difficile da ottenere, pertanto, con una corretta programmazione, si placa quantomeno il suo declino.

 

https://www.youtube.com/watch?v=wZeV6W1VEoM

 

  1. Manno Renato.  Allenamento della forza. Società Stampa Sportiva Roma, 47-51, 1981.
  2. Bosco Carmelo. La forza muscolare. Società Stampa Sportiva Roma, 84-94. 1997
  3. Massaroni  Filippo.  Appunti sulla presentazione dell’ Ebook  -Teoria e Pratica del Resistance Training – Rimini Wellness 2014
  4. Training to Failure and Beyond in Mainstream Resistance Exercise Programs Willardson, Jeffrey M PhD, CSCS; Norton, Layne; Wilson, Gabriel MS, CSCS – Strength & Conditioning Journal: June 2010 – Volume 32 – Issue 3 – pp 21-29