Introduzione. Materiali e metodi.

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1 Analisi biomeccanica della forza espressa in curva. C. Cotelli 1, A.Canclini 1, P.Lupotto 1 1 Lab. Alta Prestazione S.Caterina Valfurva (Fed. Italiana Sport Invernali - C.O.N.I.) Introduzione. Nello sci alpino la tecnica di curva è determinante per il risultato finale. Tuttavia la tecnica non è solamente un complesso di movimenti ortodossi, ma anche una razionale distribuzione di carichi lungo tutta la traiettoria di curva. Per studiare e verificare quali siano le forze che agiscono sullo sci, in coincidenza con i movimenti tecnici, il L.A.P.-F.I.S.I. ha realizzato un sistema elettronico capace di misurare tutto ciò. L analisi che presentiamo si concentra soprattutto sulla fase del cambiamento di direzione, serie di movimenti che creano i presupposti biomeccanici per superare nel modo più redditizio le difficoltà della seconda metà della curva. Materiali e metodi. L hardware di acquisizione è composto da una coppia di piattaforme di forza, montate tra gli sci a gli attacchi, e da un unità di acquisizione dei segnali a 10 canali con una risoluzione di 12 bit. Nella figura 1 è riportato il fotomontaggio della curva di slalom gigante eseguita da Pietro Vitalini, equipaggiato con il sistema di acquisizione denominato Biovector.

2 Ogni piattaforma di misurazione, costruita in alluminio, è dotata di due scanalature che supportano, ognuna, una coppia di sensori di forza del tipo strain gauges a cantilever. I quattro punti di misurazione consentono così di determinare tre parametri associati al vettore forza applicato allo sci (forza verticale, momento trasversale e momento longitudinale). Il debole segnale di uscita degli strain gauges è amplificato ed acqusito mediante una piccola unità portatile a 10 canali ad una frequenza di campionamento, per ogni canale, di 100 Hz, con capacità di memoria di 500 Kbytes. L unità è dotata di un uscita che attiva un potente led luminoso al tempo zero dell acquisizione dei dati. Questo accorgimento è utilizzato per sincronizzare i dati acquisiti, con la registrazione tramite videocamera, dell azione dello sciatore. Un software dedicato, ed appositamente scritto per lo scopo, consente una rapida analisi del segnale, una volta trasferito su un PC, per una prima analisi sul campo. Ulteriori elaborazioni per l analisi scientifica dei dati sono possibili tramite un altro

3 software dedicato. Con questa metodologia ci si prefigge di: 1. determinare l istante dell inizio della fase del cambiamento di direzione, detta anche cambio degli spigoli ; 2. verificare lo scaricamento dello sci esterno ed il mantenimento del carico sullo sci interno durante la fase del cambiamento di direzione ; 3. verificare la distribuzione del carico durante la prima fase di curva ed il momento del massimo carico; 4. verificare le oscillazioni dei carichi dipendenti da errori tecnici e dall interpretazione errata della curva da parte dell atleta. Risultati e discussione. Nella Fig. 2 è riportato un esempio di acquisizione delle forze misurate sugli sci, fra due porte successive di uno slalom gigante, lungo la traiettoria curvilinea seguita dall atleta.

4 I fotogrammi 1-20, rilevati ogni 0,08 s, sono sincronizzati al diagramma temporale delle forze, permettendo anche al maestro-allenatore di individuare l effetto dei movimenti tecnici sulla distribuzione dei carichi. Nel dettaglio, il 1 fotogramma rappresenta Pietro Vitalini mentre tocca il palo, in fase avanzata di PIEGAMENTO-ANGOLAZIONE. Questa fase (dal 1 al 5 fotogramma compreso), durante la quale la distribuzione del carico (PESO APPARENTE) è maggiormente ripartita sullo sci esterno rispetto a quello interno (dall 80% e 20% dei primi due fotogrammi al 60% e 40% del 3-4 e 5 ), dura 400 millesimi (corrispondenti a 40 centesimi o a 4/10 di secondo). Dal 6 al 9 fotogramma (durata 200 millesimi o 20 centesimi o 2/10 di secondo) c é lo scaricamento dello sci esterno sinistro (traiettoria rossa) ed il mantenimento di un basso carico (30-50 Kgp) quasi costante dello sci interno destro (traiettoria verde). L inizio della nuova curva verso sinistra (spigolo interno dello sci esterno, interno sino all attimo precedente - conclusione della precedente curva verso destra), avviene tra il 9 ed 10 fotogramma. Importante notare che già a metà dell 8 fotogramma, lo sci esterno sinistro è completamente scarico. Dall 8 al 12 fotogramma (durata di circa millesimi o centesimi o decimi di secondo) lo sci sinistro (esterno che diventa interno nel fotogramma N 9) è completamente scarico. La nuova curva inizia al fotogramma N 9. Questa fase di scarico comprende sia la FASE DEL CAMBIAMENTO DI DIREZIONE (dal fot. N 6-7 al N 9 per un tempo di 200 millesimi o 20 centesimi o 2/10 di secondo) che la PRIMA FASE DI CURVA denominata ESTENSIONE- ANGOLAZIONE dalla durata di 270 millesimi o 27 centesimi o 2.7/10 di secondo (dal fot. N 9 al N 12). Durante questa fase la gamba interna ha un carico medio di circa una trentina di chilogrammi-peso (30 Kgp). La PRIMA FASE DI CURVA (dal N 12 al per una durata di circa 480/1000 o 48/100 o 4,8/10 di sec) continua sino al fotogramma N identificando la MASSIMA PENDENZA. In questa fase c é un graduale aumento del carico della gamba esterna destra (sci esterno) che arriva a circa 200 Kgp di media con una distribuzione percentuale di oltre il 70% del carico sullo sci esterno e circa il 30% sull interno. Il

5 massimo del carico è proprio nella fase relativa ai fotogrammi N 18-19, simile a quella relativa al fotogramma N 4. Nella FASE DI PIEGAMENTO-ANGOLAZIONE (2 fase di curva) il carico, distribuito maggiormente sullo sci esterno destro (traiettoria verde) sino alla fine del piegamento, momento in cui inizia la FASE DEL NUOVO CAMBIAMENTO DI DIREZIONE, si ripartisce anche a quello interno per il 40% circa. Si osserva infine come questa metodologia di analisi dei parametri biomeccanici di curva permette ai tecnici di sci alpino di verificare quali siano realmente gli effetti che i vari movimenti provocano sulla neve e quindi elaborare quelle variazioni tecniche che possano apportare un miglioramento del rendimento biomeccanico dell atleta. Bibliografia. - Müller E: Biomechanische Analysen alpiner Skilauftechniken. PhD thesis, Innsbruck, Müller E: Biomechanische Analysen moderner alpiner Skilauftechniken in unterschiedlichen Schnee-Gelande und Pistensituationen. Biomechanik der Sportarten, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1991, Nachbauer W, Rauch A: Biomechanische Analysen der Torlauf und riesentorlauftechnik. Biomechanik der Sportarten, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgard, Nemec B: Un sistema di misurazione delle forze di reazione di superficie nello sci alpino. Coaching and Sport Science journal 1997, versione italiana 2,3:54-63