La Forza muscolare. University of Rome "Tor Vergata" - Faculty of Medicine and Surgery - School of Sport and Exercise Science

Transcript

1 La Forza muscolare University of Rome "Tor Vergata" - Faculty of Medicine and Surgery - School of Sport and Exercise Science

2 Qualità fisiche di base e derivate Forza max Forza reattiva Forza dinamica massima Forza resistente Accelerazion e Velocità max Forza esplosiva Agilità Resistenza velocità Resistenza forza Resistenza forza veloce Velocità Rapidità Resistenza rapidità Endurance Resistenza Neuromuscolar e orientamento Metabolico

3 DEFINIZIONE DI FORZA MUSCOLARE La forza muscolare è la capacità di esprimere forza assoluta esterna, (In pratica contrastare una opposizione mediante uno sforzo Poiché la forza è una misura istantanea, agli allenatori interessa maggiormente il continuum forza-tempo, che è anche la forza che utilizziamo nel quotidiano Le espressioni di forza muscolare si basano sulle forze interne prodotte (muscolo-tendine-ossa-articolazioni) per contrastare con più o meno velocità (accelerazione) le forze esterne F = m a

4 DEFINIZIONE DI FORZA MUSCOLARE Un muscolo in attività esercita una forza sull osso quando: Si accorcia: azione concentrica o miometrica Si allunga: azione eccentrica o pliometrica Rimane costante: azione statica o isometrica La forza è un vettore quantitativo caratterizzato da: 1. Grandezza 2. Direzione 3. Punto di applicazione

5 DEFINIZIONE DI FORZA MUSCOLARE Durante un azione concentrica le forze che si oppongono al moto agiscono in direzione opposta ad esso Durante un azione eccentrica le forze che si oppongono al moto agiscono nella stessa direzione del moto

6 La massima forza isometrica è relativa all angolo articolare utilizzato

7 Il punto di applicazione del vettore forza forza determina a secondo dell angolo articolare utilizzato un differente braccio di leva Mf (momento di forza) = F x b

8

9 Differenze nei movimenti balistici Coordinazione intermuscolare dei tre momenti di rotazione Durante l estensione i tre bracci di leva diminuiscono insieme ai momenti di forza ma la forza continua ad aumentare per via di una maggiore accelerazione e velocità massima allo stacco (prima dell estensione l accelerazione e la forza tendono a zero)

10 Nei movimenti balistici, come nei salti e bench through la velocità è massima allo stacco dal suolo

11 University of Rome "Tor Vergata" - Faculty of Medicine and Surgery - School of Sport and Exercise Science

12 VARIABILI CHE INFLUENZANO LA FORZA MUSCOLARE Frequenza degli impulsi nervosi Lunghezza del muscolo Dimensione della sezione traversa delle fibre muscolari Temperatura Tipo di fibra muscolare Tipo di contrazione (eccentrica, concentrica e isometrica) Velocità di contrazione Angolo articolare Leva articolare Età Sesso Massa corporea Fattori psicologici

13 REGIME DI LAVORO E FORME DI CONTRAZIONE REGIME DI LAVORO Positivo Statico Negativo FORMA DI CONTRAZIONE Concentrica Isometrica Eccentrica FORZA CONCENTRICA < ISOMETRICA < ECCENTRICA ( da Lehnertz 1998b)

14 CLASSIFICAZIONE DI HARRE (1972) FORZA MASSIMALE FORZA VELOCE FORZA RESISTENTE FORZA REATTIVA (1992) CLASSIFICAZIONE DI KUSNESOV (1985) 1. STATICA 2. DINAMICA Forma esplosiva Forma veloce Forma lenta

15 DEFINIZIONI DELLA FORZA 1. FORZA MASSIMALE: è la forza più elevata che il sistema neuro-muscolare riesce ad esprimere con una contrazione massima volontaria e si traduce nel carico più elevato sollevabile in una ripetizione (1RM); 2. FORZA ESPLOSIVA (VELOCE): è la capacità del sistema neuro-muscolare di superare resistenze con elevata velocità di contrazione, si ottiene generalmente quando la forza si aggira sul 35-40% della massima forza isometrica e la velocità di accorciamento è di circa 35-45% della velocità massima. Si può raggiungere la massima potenza anche con carichi di forza al 70% mantenendo massima la velocità. 3. FORZA ESPLOSIVA CON PRESTIRAMENTO (REATTIVA): è quella prestazione muscolare, che nell ambito di un ciclo stiramento-accorciamento produce un più elevato impegno di forza.dipende dalla forza massima, dalla velocità di formazione della forza e dalla capacità di tensione reattiva (stiffness).

16 Rappresentazione schematica della relazione forza velocità (Hill) e classificazione biologica delle varie espressioni di forza Intervento delle fibre muscolari presentata secondo l ipotesi suggerita da Bosco CLASSIFICAZIONE DELLE VARIE ESPRESSIONI DI FORZA ( BOSCO 1997 )

17 Fig. 1 Rappresentazione schematica delle componenti principali preposte alla realizzazione del movimento (da: Sale) Il sistema che produce forza e velocità è definito sistema neuromuscolare. E composto dal SN, definito anche sistema neurale e dalla parte muscolare o sistema miogeno. Il muscolo si contrae e produce movimento in quanto viene eccitato da uno stimolo che parte dall area motoria del cervello e si trasmette attraverso il midollo spinale, da qui attraverso un motoneurone arriva sulle fibre muscolari.

18 Le fibre muscolari a loro volta sono formate da sottili filamenti chiamati miofibrille che a loro volta contengono l unità funzionale del muscolo: il sarcomero

19 MECCANISMI DELLA FORZA La possibilità per un atleta di produrre forza e velocità sempre più elevata dipende da diversi fattori che possiamo così sintetizzare: 1. STRUTTURALI 2. NERVOSI (eccitatori ed inibitori) 3. RIFLESSI (allungamento accorciamento)

20 Fig. 4 Meccanismi della forza (da: Cometti modificato)

21 Meccanismi strutturali

22 Forza muscolare e sezione trasversa 1. Secondo Ikay e Fukunaga (1968) la forza muscolare era direttamente proporzionale alla sezione del muscolo. 2. Secondo MacDougall (1986) la correlazione non è elevata 3. I fattori nervosi sono altrettanto importanti quanto l ipertrofia (Sale 1986)

23 Rapporto tra la sezione delle fibre e il numero di miofibrille nel corso della crescita adulto giovane L aumento del numero di miofibrille secondo Goldspink (1985) è la causa principale dell ipertrofia

24

25

26 Adattamenti biochimici Diminuzione enzimi ossidativi e del catabolismo muscolare

27 Fig.8 Rappresentazione dei carichi e del numero di ripetizioni utilizzati per migliorare la forza max o l ipertrofia (da: Cometti, 1988)

28 Caratteristiche delle fibre muscolari

29 Caratteristiche delle fibre muscolari da Cometti modificato

30 Stessa % forza + velocità Esempio della relazione forza velocità nei tipi lenti e rapidi (da: Bosco 1983)

31 Il reclutamento delle fibre rispetto all intensità del carico (Costill 1980)

32 Principio di Henemann

34 Settimane-mesi L aumento di peso che si riscontra dopo sedute di allenamento di pesi è spesso dovuto ad ipertrofia a causa del aumento del sarcoplasma (volume acquoso extra cellulare) che non produce forza

35 Studi condotti da Bosco e Komi hanno dimostrato che soggetti ricchi di fibre veloci nei muscoli degli arti inferiori, ottenevano risultati migliori nel salto verticale. Questo fa pensare che se pur gli sviluppi di forza sono molto bassi, 30-40% della forza massima isometrica, l intervento delle unità fasiche è dominante sulle toniche.

36 1. L incremento di forza che un muscolo ottiene dopo un periodo di allenamento, è dovuto ad adattamenti e modificazioni sia della parte miogena sia della parte neurale. 2. I primi adattamenti avvengono a livello di sistema nervoso e successivamente avvengono dei cambiamenti a livello morfologico (ipertrofia)

37

39 1. Tra i fattori neurogeni, quello che subisce i primi adattamenti all allenamento alla forza massimale è quello relativo al reclutamento di nuove unità motorie (reclutamento spaziale); 2. Successivamente con l allenamento migliora la capacità di reclutare sempre più unità motorie nel medesimo tempo (reclutamento temporale)

40 RFD rate force development Fig. 19 Una stimolazione a 50Hz è sufficiente per produrre forza massimale (a). Se aumenta la frequenza (b) aumenta la pendenza della curva e quindi lo sviluppo rapido della forza (secondo Grimby e coll. 1981)

41 SINCRONIZZAZIONE La sincronizzazione la possiamo definire come la capacità di reclutare tutte le fibre nello stesso istante. Quindi la sincronizzazione ci porta ad un ulteriore miglioramento della forza e soprattutto al miglioramento della forza esplosiva. Secondo Sale (1988) la sincronizzazione delle unità motorie non porta ad un aumento della forza massima ma ad una capacità di sviluppare forza in tempi più brevi

42 Nel 1966 Zatsiorski affermava che la sincronizzazione delle UM era un fattore determinante nello sviluppo della forza; Milner-Brown 1973 hanno dimostrato che dopo un periodo di allenamento il numero di UM sincronizzate poteva aumentare significativamente. La sincronizzazione migliora la salita della forza nel corso dei movimenti rapidi e non la forza massima(sale 1988)

43 FATTORI LEGATI ALLO STIRAMENTO In generale si considera che l aumento dell efficacia muscolare dovuta ad uno stiramento preliminare è la conseguenza di due fenomeni: 1. L intervento del riflesso miotatico 2. L elasticità muscolo-tendinea

44 SOLLEVAMENTO DEL CENTRO DI GRAVITA' (CM.) 50 TEST DI BOSCO (CMJ) primi calci (15) pulcini (13) esordienti (46) 13 anni resistenza 13 anni velocità giovanissimi (14) allievi (33) Non praticanti 16 anni sprinters e saltatori Da BOSCO e coll (1991), EGGER (1991),LEVOLA (1992), MERO e coll. (1991) D OTTAVIO (1994) primavera (16)

45

46

47 MIGLIORAMENTO DELLA PRESTAZIONE da Bosco 1992 Forza esplosiva prestiramento ( 100 ms ) Forza esplosiva Forza dinamica massima ( ms ) Forza massima Tempo della contrazione ( ms ) ( ms ) Tempo (settimane)

48

49 Confronto squat parallelo e half squat con 1 BW Squat parall elo Half squat Forza media (N) Picco di forza (N) Durata (s) Impulso di forza (N*s) ,95 0, spinta squat parallelo frenata 0 half squat 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5

50 Prevalentemente lavoro eccentrico University of Rome "Tor Vergata" - Faculty of Medicine and Surgery - School of Sport and Exercise Science

51 P (potenza)=l (lavoro)/ T (tempo) Da ciò né consegue che essendo il L(lavoro)=F (forza) x S (spostamento), la Potenza non può prescindere, e quindi essere direttamente collegata, alla capacità del sistema di esprimere forza. Quindi ritornando alla formula iniziale P sarà uguale a F x S/T dove quest ultimo rapporto rappresenta la velocità (spazio/tempo), ed indica la capacità del sistema di spostare un carico più rapidamente possibile. Quindi la potenza potrà essere anche espressa con la formula P=F x v (velocità) Per comprendere ulteriormente i diversi fattori che entrano in gioco nella realizzazione di un esercizio di potenza, è utile proseguire con una successiva trasformazione della formula: dato che la

52 F(forza) è, in base alla seconda legge di Newton della dinamica, uguale alla m (massa) x a (accelerazione), P sarà uguale a m (massa) x a (accelerazione) x v (velocità) Tali espressioni ci portano a trarre delle direttive orientative, nel caso si vogliano applicare alle leggi dell allenamento e dell esercizio fisico in quanto: La Potenza risulta direttamente collegata al Lavoro La Potenza risulta direttamente collegata alla Forza La Potenza risulta direttamente collegata alla accelerazione ed alla velocità

53

54

55

56

57

58

59

60 Youth resistance training: updated position statement paper from the National Strength and Conditioning Association Avery D. Faigenbaum,1 William J. Kraemer,2 Cameron J. R. Blimkie,3 Ian Jeffreys,4 Lyle J. Micheli,5 Mike Nitka,6 And Thomas W. Rowland (Journal of strenght and conditioning research, 2009)

61

62 Differenze fra maschi e femmine

63 Evoluzione della forza, del peso e della prestazione femmine maschi

64 Forza esplosiva SJ test di Bosco

65

66

67 Differenze fra maschi e femmine La forza dipende soprattutto dalla sezione trasversa del muscolo (superficie cm 2 attiva) Le femmine mostrano il 50% ed il 30% in meno relativamente per le braccia e gambe (eccetto atlete o body builder). Normalizzando per unità di superficie non si evidenziano differenze

68 Differenze fra maschi e femmine E anche vero però che in questo genere di studi si possono osservare svariate contraddizioni. Alcuni studi per esempio pur normalizzando in relazione alla massa corporea ed alla massa magra, i valori di forza restano più alti nei soggetti maschi. Normalizzando invece mediante esponente legato alla taglia corporea (scaling), sembra sia più corretto per paragonare l espressione di forza o di altri parametri fisiologici

69 Tale relazione conferma le ipotesi del Prof. Carmelo Bosco che avevano correlato maggiormente l entità del Testosterone a prestazioni di forza veloce e velocità Se tra maschi e femmine c è la stessa forza relativa. La differenza nelle prestazioni di velocità è dovuta ad una maggiore presenza di testosterone

71 L allenamento della Forza muscolare University of Rome "Tor Vergata" - Faculty of Medicine and Surgery - School of Sport and Exercise Science

72 Metodi di allenamento (Kraemer 2008) Sollevare un sovraccarico massimale (lavorare contro un opposizione relativamente elevata) : metodo dell impegno massimale Sollevare un sovraccarico non massimale fino all esaurimento (nelle ripetizioni finali i muscoli sviluppano la massima forza in condizioni di affaticamento): metodo dell impegno ripetuto Sollevare un sovraccarico non massimale con la massima velocità possibile (lanciare, saltare.): metodo dell impegno dinamico Sollevare un sovraccarico non massimale senza esaurimento (per un numero medio di ripetizioni): metodo dell impegno submassimale

73 Variabili che possono essere manipolate per gli adattamenti che si desidera ottenere (Kraemer 1983, ACSM 2009) Ripetizioni massime RM Numero di SET (serie) Numero di ripetizioni Scelta dell esercizio Azione muscolare Ordine degli esercizi Durata dei recuperi Velocità esecutiva Frequenza training Durata ciclo di training

74 LE VARIABILI CHE INFLUENZANO LA SELEZIONE DELLE SERIE (POLIQUIN 1998) Numero di ripetizioni selezionate; Relazione inversa tra ripetizioni e serie Ripetizioni Serie molte Poche (5-12) (2-4)

75 Numero di esercizi per sessione di allenamento: Più esercizi si eseguono meno serie sono necessarie per ottenere un effetto allenante ottimale. Questo eviterà di superare il periodo di tempo ottimale per completare l allenamento; Livello di allenamento: Sesso: 1-2 serie per il principiante, 3-4 per soggetti allenati; A qualsiasi data percentuale del loro massimale su 1RM una donna esegue più ripetizioni di un uomo.quindi ad una data intensità le donne dovrebbero fare meno serie. Stato nutrizionale;

76 Dimensione dei muscoli: Il numero di serie eseguite deve essere inversamente proporzionale alla dimensione della massa muscolare allenata.gruppi muscolari più piccoli recuperano prima e possono sopportare più serie. Principio della qualità sulla quantità: Quando si verifica un calo del 5-7% nella prestazione è il momento in cui bisognerebbe spostarsi ad un altra parte del corpo o ad un altro esercizio. Stato anabolico ed ormonale: Il numero totale delle serie deve essere mantenuto tra le 20 e le 25, e le sessioni di allenamento non devono superare i 45 minuti 1ora. Composizione muscolare: I muscoli a contrazione veloce rispondono meglio a più serie.

77 Relazione tra il numero massimo di ripetizioni, l intensità e l effetto allenante (Poliquin, 1990) NUMERO MASSIMO DI RIPETIZIONI % DEL MASSIMO EFFETO ALLENANTE Aumento della forza 2 94,3 relativa attraverso un 3 90,6 miglioramento della 4 88,1 spinta neurale 5 85,5 6 83,1 Ottimo compromesso 7 80,7 per guadagni di forza 8 78,6 massimale e ipertrofia 9 76,5 Migliori risultati per 10 74,4 l ipertrofia che porta 11 72,3 ad un aumento della 12 70,3 forza massimale 13 68, , , , , , , Aumento della forza resistente e minor guadagni in ipertrofia

78 Numero di ripetizioni massime che si possono eseguire in una serie da McDonagh & Davies, 1984 Percentuale del carico massimo 1 RM 100% 2 RM 95(±2)% 3 RM 90(±3)% 4 RM 86(±4)% 5 RM 82(±5)% 6 RM 78(±6)% 7 RM 74(±7)% 8 RM 70(±8)% 9 RM 65(±9)% 10 RM 61(±10)% 11 RM 57(±11)% 12 RM 53(±12)%

79 % più utilizzate da sollevatori di peso

80 Designing ResistanceTraining Programmes to Enhance Muscular Fitness A review of the acute Programme Variables SP Bird e coll Charles Sturt University (South Australia) University of Rome "Tor Vergata" - Faculty of Medicine and Surgery - School of Sport and Exercise Science

81 Designing ResistanceTraining Programmes to Enhance Muscular Fitness A review of the acute Programme Variables SP Bird e coll Charles Sturt University (South Australia) University of Rome "Tor Vergata" - Faculty of Medicine and Surgery - School of Sport and Exercise Science

89

90 Rest periods University of Rome "Tor Vergata" - Faculty of Medicine and Surgery - School of Sport and Exercise Science