la biomeccanica | Sport Makes It

BIOMECCANICA DEGLI ESERCIZI FISICI

DALLA PREPARAZIONE ATLETICA SPORTIVA AL FITNESS

La biomeccanica è la scienza che si occupa dello studio del movimento della macchina-uomo.

Il termine stesso lascia facilmente intuire che si tratta di due scienze in stretta simbiosi: la biologia (studio di tutto ciò che è vivo) e la meccanica, branca della fisica che si occupa del movimento dei corpi e di tutto ciò che riguarda il moto di tali corpi.

La biomeccanica studia quindi i movimenti meccanici degli organismi viventi, in particolare dell'apparato locomotore umano e di come questo riesca a mantenere una determinata posizione o a cambiarla.

Le leve del corpo umano

La struttura umana è composta da segmenti ossei sui quali prendono origine e si inseriscono i muscoli; questi segmenti scheletrici collegati tra loro attraverso complessi articolari prendono il nome di "leve".

Tipi di leve

In ogni sistema di leve, bisogna sempre tener presente la forza peso Fp (R), la forza muscolare Fm (P) e i loro bracci bp e bm che intercorrono tra il fulcro e le linee d'azione delle due forze.

In Fisica, come anche in Biomeccanica, esistono tre tipi di leve classificabili in base alla posizione del fulcro e ai punti dove si applicano le due forze Fp e Fm.

In generale comunque la leva verrà definita vantaggiosa nel caso di maggiore lunghezza del braccio (bm) della Fm rispetto al braccio (bp) della Fp; viceversa, quando cioè bm sarà inferire a bp, la leva definita svantaggiosa.

Leva di 1° genere: il fulcro è situato tra i due punti d'applicazione. Nella macchina umana questo tipo di leve sono abbastanza frequenti, si manifestano soprattutto in modo "svantaggioso" sollecitando quindi grandi impieghi di forze muscolari con piccole escursioni e grandi velocità.

Leve di 2° genere: il punto d'applicazione della Fp è situato tra il fulcro e il punto d'applicazione della Fm, per cui è facilmente intuibile che si tratterà di sistemi vantaggiosi in quanto il braccio muscolare sarà sempre maggiore del braccio della forza peso.

Va detto comunque che le leve di 2° genere sono assolutamente sporadiche nel meccanismo della macchina umana.

Leva di 3° genere: il punto d'applicazione della Fm è situata tra il fulcro ed il punto d'applicazione della Fp decretando l'aspetto svantaggioso del sistema visto che il braccio bm è sempre inferiore a bp. Si tratta del tipo di leva più frequente nel funzionamento della macchina umana.

Pesi relativi delle parti del corpo umano

(Peso totale 1)

I sistemi e i mezzi per rilevamenti biomeccanici

I lsistema di osservazione-analisi più immediato dell'esecuzione viene effettuato in forma globale dall'allenatore che, basandosi sulla propria esperienza e sulla preparazione che possiede, esprime una prima valutazione, "soggettiva", che mentalmente paragona con il "modello teorico ideale", l'allenatore deve necessariamente affidarsi alla biomeccanica che utilizza diversi sistemi di analisi condifferenti livelli di precisione e attendibilità.

Una precisa classificazione dei mezzi esistenti, è quella fornita:

la fotografia: con apparecchiature fotografiche che permettono una valutazione ottica del movimento in un preciso istante;
la cinematografia: con una o più posizioni realizza una registrazione ottica del movimento in tutte le sue varie fasi tracciando le traiettorie di qualunque punto si voglia considerare;
la dinamometria: con dinamometri fissi, pedane dinamometriche e solette di rivelazione pressoria che misurano la forza espressa;
la tachimetria: con tachimetri di vario genere, pantografi e rilevatori analogici che misurano la velocità delle parti del corpo e di eventuali attrezzi utilizzati durante il movimento;
l'accelerometria: con accelerometri di vario genere che registrano le accelerazioni;
la goniometria: con goniometri manuali, elettronici o ottici, che misurano le variazioni angolari;
l'elttromiografia: con elettromiografi che rivelano l'attività elettrica di attivazione dei singoli muscoli o gruppi muscolari;
la calorimetria: con telecamere a termovisione che registrano l'attività calorica e quindi energetica dei singoli muscoli o gruppi muscolari.

La biomeccanica muscolare

In pratica, durante questo meccanismo fisiologico, se vi è energia a disposizione, una volta che giunge lo stimolo nervoso vengono reclutate le fibre muscolari e il muscolo inizia così a lavorare.

A questo punto, la tensione prodotta viene trasmenssa, tramite i tendini, alle ossa dando vita al movimento.

Gli squilibri muscolari

Le dosi di stimoli che l'organismo riceve sono il frutto di azioni che si realizzano con sovraccarichi massimali e submassimali.

La distribuzione di questi carichi all'interno di una singola catena cinetica si esplica in modo spesso unilaterale: non è raro pertanto, che si realizzino squilibri e asimmetrie muscolari tali da rappresentare elementi eccedenti e/o insufficienti nelle catene cinetiche degli specifici gesti.

Uno degli esempi di squilibrio più evidenti e sicuramente anche più interessanti è rappresentato dalla grande tendenza da parte dell'essere umano a cifotizzare, oltre la propria fisiologicità, il tratto dorsale della colonna vertebrale.

Tale peculiarità si è venuta a consolidare nell'arco dell'evoluzione e si è manifestata nell'uomo con una spiccata estensione dei muscoli di questo tratto associata ad una forza nettamente superiore dei muscoli intrarotatori delle spalle rispetto agli antagonisti extrarotatori.

E' possibile parlare delle spalle e non citare la cuffia dei rotatori, cioè di quei muscoli che posseggono una notevole importanza per la stabilità e l'equilibrio di tutta l'articolazione; quelli con funzione extrarotatorie. Stiamo parlando del sovraspinato, sottospinato, piccolo rotondo e sottoscapolare. Questi piccoli muscoli, unitamente ai loro tendini, si occupano in primo luogo della permanenza della testa dell'omero nella fossa glenoidea della scapola; inoltre ruotano l'omero verso l'esterno e vengono perciò denominati extrarotatori. La sindrome di conflitto subacromiale o impiegment è il tipico esempio di una patologia da sovraccarico funzionale dovuta ad una prolungata sollecitazione meccano traumatica. E' comunque convinzione sempre più accentuata fare eseguire movimenti di questo genere non in forma sempre isolata, ma coinvolgendo altre catene cinetiche: questo meccanismo si può ad esempio realizzare stazionando su situazioni instabili quali palla svizzera, step propiocettivi, ecc.
Muscoli come il gran pettorale, il gran dorsale, il deltoide anteriore, il grande rotondo e il sottoscapolare sono muscoli con funzione anche di rotazione interna del braccio. Questa considerazione può essere sufficiente per giustificare la presenza di un solo esercizio specifico per potenziare l'intrarotazione (sottoscapolare e grande rotondo in particolare).

In pratica, i muscoli sollecitati con più di frequenza e più intensità si ipertrofizzano dando vita ad irrigidimenti, accorciamenti e retrazioni: in questo modo, se non si interviene compensando questi stati di allungamento adeguatamente i muscoli ipertrofici, accade che le inserzioni osteo-tendinee si avvicinano tra loro perturbando ovviamente tutto l'equilibrio cinetico esistente.

Gli altri muscoli che si inseriscono sulla stessa leva ossea saranno cioè disturbati da questo squilibrio trasmettendolo a loro volta ad altre ossa; è facile così giungere alla conclusione che la retrazione di un singolo muscolo genera la retrazione di più muscoli costringendo il corpo ad adattarsi con compensi posturali.

Di conseguenza, non andando a sollecitare adeguatamente gli altri gruppi muscolari, con tutte le strutture annesse, Questi vanno incontro a processi di indebolimento provocando progressivamente un ulteriore aumento degli squilibri già esistenti.

Si tratterà allora di allenamenti integrativi di tipo generale in cui dovrà essere tenuto sempre presente il principio dell'azione globale. Tra le zone più colpite da questi problemi c'è la spalla (già citata) e il bacino in rapporto con la colonna vertebrale dove si vengono a verificare importanti squilibri dovuti a carenze a livello della parte addominale o della catena glutea.

Si tratterà allora di allenamenti di tipo generale in cui dovrà essere tenuto sempre presente il principio dell'azione globale. Tra le zone più colpite da questi problemi, possiamo citare la spalla, dove a livello della cuffia dei rotatori si verificano spessissimo squilibri tra rotatori interni e quelli esterni.

Anche a livello del bacino in rapporto con la colonna vertebrale si vengono a verificare importanti squilibri dovuti a carenze a livello della parte addominale o della catena glutea.

La colonna vertebrale e le sue curve fisiologiche:

Il tratto cervicale, composto da 7 vertebre cervicali e va a formare la cosidetta curva di lordosi cervicale.
Il tratto dorsale è formato da 12 vertebre dorsali che formano la cosidetta curva di cifosi dorsale.
Il tratto lombare, composto da 5 vertebre lombari che formano la cosidetta curva di lordosi lombare.
Il tratto sacrale, composto da 5 vertebre sacrali e dalle 4 o 5 vertebre cocigee.

Circa l'80% soffre di problematiche, prima tra tutte la lombalgia, a seguire la cervicalgia. Le cause iniziali delle sintomatologie dolorose siano da addebitare anche alle modificazioni dei dischi intervertebrali.

Il minor carico si viene a realizzare nella postura supina; a seguire la postura eretta e per finire quella seduta.

Quest'ultimo risultato contrasta l'opinione comune popolare secondo la quale effettuare esercizi seduti è molto più sicuro che farli in piedi; questo fenomeno non risulta purtroppo molto chiaro anche a numerosi operatori del settore perché effettivamente è abbastanza difficile avere un chiaro quadro della situazione. La maggiore pressione che viene registrata è probabilmente imputabile all'azione di retroversione del bacino che si verifica quando ci si siede, condizione che modifica la linea di pressione dei carichi che non si realizza più con la stessa verticale fisiologicità della posizione in piedi.

L'assetto del bacino ed il suo equilibrio, risulta abbastanza comprensibile dalla rappresentazione delle due figure che sottolineano le due caratteristiche più importanti del suo equilibrio: l'anteroversione e la retroversione.

L'anteroversione (a sinistra) la retroversione (a destra) del bacino. Le linee con le frecce stanno ad indicare le direzioni delle forze muscolari nei due casi; è sottointeso che un rapporto squilibrato tra questi muscoli può favorire una situazione o l'altra.

Si tratta in pratica di un vero e proprio basculamento.

Abituarci volontariamente a modificare queste posture con azioni dolci e fluide, ci consentirà di migliorare sensibilmente la mobilità del complesso articolare bacino-colonna; la rigidità di questo sistema può rappresentare infatti un fattore predisponete a patologie di vario tipo con conseguenti limitazioni funzionali. In secondo luogo, si instaurerebbe quella postura ottimale sopatutto per coloro che possiedono un'accentuata iperlordosi lombare o per tutti i soggetti che sono comunque affetti da qualche problema in questa zona specifica come lombalgie o discopatie.

Riscaldamento

In generale comunque, il riscaldamento pre-gara o pre-allenamento riesce ad innescare una serie di meccanismi fisiologici estremamente importanti al fine di una migliore esplicazione delle potenzialità e in ottica preventiva:

migliore flusso sanguigno al sistema muscolate dovuto ad una vasodilatazione delle vie circolatorie e ad un aumento della frequenza cardiaca;
cessione più rapida e completa dell'ossigeno da parte dell'emoglobina;
riduzione della viscosità muscolare e dei tessuti connettivi con aumento dell'elasticità;
aumento dell'afflusso di liquido sinoviale alle articolazioni;
velocizzazione degli impulsi nervosi e innalzamento della soglia di sensibilità dei recettori neuromuscolari con miglioramento dei processi coordinativi; aumento e miglioramento degli scambi metabolici e dell'utilizzo dei substrati energetici;
aumento dell'adrenalina

Le vibrazioni: ultime frontiere

Le vibrazioni vengono considerate come delle sollecitazioni meccaniche di tipo oscillatorio che riescono a produrre degli stimoli riflessi e che vengono prodotte da specifiche pedane.

In genere questo meccanismo è caratterizzato da tre parametri:

l'ampiezza dell'oscillazione;
la frequenza;
l'accelerazione.

Enoka, nel 1994, aveva dimostrato che il riflesso che si viene a realizzare è l'attivazione del Sistema Nervoso Periferico (SNP) che riceve l'imput dai propiocettori (fusi neuro muscolari e organi tendinei del Golgi in particolare) e dopo aver elaborato i messaggi ricevuti invia la risposta provocando la contrazione muscolare.

In uno studio di Burke e coll. (1996) fu evidenziato che lo stimolo vibratorio applicato al quadricipite femorale causa un forte potenziamento dell'attivazione dei nervi motori attraverso il riflesso da stiramento.

Tutti questi importanti risultati hanno permesso di stabilire così la grande differenza che esiste con l'elettrostimolazione (quest'ultima sollecitazione infatti, non vi è alcuna sollecitazione del SNC e del SNP non si realizza alcun percorso neurofisiologico).

La vibrazione può a giusta ragione essere considerata come un fenomeno assolutamente naturale.

Mobilità e stretching

I fusi neuro muscolari sono localizzati attorno a cellule muscolari modificate e segnalano le variazioni di lunghezza del muscolo e la velocità con cui queste variazioni di lunghezza si verificano: tramite questi recettori viene scaturito il processo del cosiddetto riflesso da stiramento che permette al muscolo di resistere alle variazioni di lunghezza indotte passivamente.

Gli organi tendinei del Golgi sono recettori localizzati a livello dell'inserzione del tendine sul muscolo ed esplicano una funzione di monitoraggio della tensione muscolare anziché della lunghezza.

Alcuni di questi corpuscoli funzionano da dispositivi di sicurezza inibendo il muscolo quando la forza che esso genera è tanto grande da rischiare un danneggiamento.

La fase conclusiva dell'allenamento, denominata di ripristino o defaticante, contiene una serie di proposte che consentono all'organismo di ritornare allo stato normale svolgendo così un vero e proprio processo di recupero.

Occorre un breve periodo di 5-10 minuti per far rilassare i muscoli e la tensione nervosa, oltre a ridurre gradatamente e nei modo più razionale la frequenza cardiaca.

In quata maniera consentiremo all'organismo di avvicinarci con dolcezza allo atato di riposo restituendo quilibrio alle strutture muscolari e articolari che hanno lavorato e concedendo soprattutto alla colonna vertebrale alcuni istanti di meritato rilassamento.

Qualche minuto di corsa blanda o cyclette eseguiti da esercizi di stretching statico, congedandoci con una piacevole sensazione di rilassamento e pronti ad affontare con ottima forma gli allenamenti che seguiranno.

PNF (propioceptive neuromuscolar facilitation): derivano da procedure terapeutiche nella riabilitazione e da anni queste tecniche vengono utilizzate negli sport per il miglioiramento della mobilità articolare. Esistono diverse tecniche ed applicazioni, ma comunque tutte si basano sulla combinazione di contrazioni alternate dei muscoli agonisti e di quelli antagonisti.

Stretching statico: si consiglia di mantenere la posizione per circa 10-15 sec., quando di tratta di riscalsdamento, 30-40 sec. se si tratta di fase conclusiva dell'allenamento o della competizione.

E' impoertante eseguire profonde respirazioni e raggiungere uno stato di rilassamento ottimale per usufruire in pieno della tecnica in questione.

Prevenzione e riduzione dei carichi: col tapingche è un sistema di bendaggio a livello articolare che riesce oggettivamente a proteggere da grossi carichi le strutture sottoposte a movimenti a volte antifisiologici e correlati appunto a sovraccarichi funzionali; attenzione però a non esagerare con questo tipo di pratica perché i tendini e i legamenti potrebbero perdere la loro capacità naturale di difesa.