A.P.S. Theory and basics -3
3. GLI STATI MOTORI DI “POTENZA” NELL’UOMO.
Ricordiamo come per definizione, la potenza sia data dal prodotto di una forza per uno spostamento ripetuto secondo una certa quantità di cicli, nell’unità di tempo (velocità).
Tutti gli stati motori relativi ai sistemi antropomorfi, in particolare nell’uomo, si realizzano nell’interazione con l’energia interna di attivazione muscolare.
Il sistema muscolare induce, attraverso le proprie contrazioni,di allungamento e accorciamento delle miofibrille, forze e spostamenti sotto forma di rotazione agli snodi articolati costituenti l’apparato scheletrico.
Dalle dita della mano agli arti superiori ed inferiori, compresa la cassa toracica, tutti i movimenti risultanti derivano dalla somma di moti di rotazione angolare di ogni singolo elemento attorno al proprio snodo.
In particolare: il “campo” di rotazione angolare possibile è determinato dalle condizioni e vincoli dell’apparato scheletrico, mentre il “verso” e la rotazione di una parte attorno alla propria articolazione, attraverso l’attivazione di un gruppo muscolare rispetto a un altro.
La contrazione di un distretto muscolare dedicato a un certo “verso” di rotazione, detto in tal caso “agonista”, induce per l’integrità dell’articolazione stessa, una contrazione anche al distretto muscolare imputato alla rotazione in “verso” opposto, detto “antagonista”.
In questa sede non vogliamo percorrere le note e complesse interazioni dedicate agli studi di biomeccanica, ma semplicemente sottolineare quattro considerazioni scontate, conosciute e fondamentali per questa illustrazione:
a)
L’attivazione di un distretto muscolare (agonista) dedicato a un certo “verso” di rotazione di un elemento dell’apparato scheletrico attorno al proprio giunto articolato, induce per l’integrità dell’articolazione stessa, l’attivazione del distretto muscolare (antagonista) dedicato alla rotazione in “verso” opposto dell’elemento considerato.
Tale attivazione non risulta equilibrata.
L’intensità di contrazione del distretto muscolare “agonista” risulterà, al fine della realizzazione del moto, sempre più elevata rispetto al suo “antagonista”.
b)
Nell’uomo lo stato motorio più naturalmente equilibrato ed efficiente sulla terra, si realizza nel camminare su un piano orizzontale.
Le contrazioni muscolari e le rotazioni degli elementi interessati che ne seguono, minimizzano l’utilizzo di forze a favore di rotazioni libere degli elementi stessi, congrue con il moto risultante, tipiche di un moto pendolare inerziale.
c)
Durante lo stato motorio del camminare su un piano orizzontale, non viene minimizzato il differenziale, ma solo il valore di intensità di attivazione relativo ai distretti muscolari “agonisti” ed “antagonisti”.
d)
Durante lo stato motorio del camminare su un piano orizzontale,è necessario favorire i moti inerziali di decontrazione e scioltezza, in modo da ridurre il più possibile il tempo di scambio dell’intera massa-peso gravitazionale tra un piede e l’altro e così il sostegno in equilibrio nell’istante di “spinta” relativo alla “piena forza peso”.
Da queste semplici considerazioni possiamo comprendere come, viceversa, il camminare su un piano dotato di pendenza, sia essa positiva o negativa, al suo aumentare, aumenta la necessità dell’uso della forza a discapito delle rotazioni libere imponendo un moto sempre più di spinta muscolare elastica contro un moto inerziale ad elevata decontrazione.
Una salita affrontata a piedi richiede l’attivazione di forze verticali per il sollevamento della propria massa-peso, che, oltre a non essere congrue con le rotazioni articolari, sono ad elevato dispendio energetico.
Così, durante la discesa, le stesse condizioni sono imposte per il controllo delle accelerazioni.
La corsa su un piano orizzontale si realizza assecondando, ancora di più in decontrazione, le rotazioni naturali del sistema “piede – gamba – coscia” attorno alle proprie articolazioni: caviglia, ginocchio e anca.
Durante tale moto aumenta la frequenza di scambio e, realizzando un aumento della velocità del ciclo, si esprime una potenza superiore, caratterizzata anche da maggiori consumi.
Lo stato dinamico della corsa produce al suolo delle forze di impatto assai più elevate, responsabili come obbligate reazioni “interne” di ripercussioni sui “cuscinetti” delle articolazioni e sui relativi legamenti.
Il moto più caratterizzato da elevato utilizzo della forza muscolare elastica a discapito di quella inerziale, e quindi quello a più elevato consumo, può essere rappresentato dal saltare in alto partendo da fermi.
3. THE “POWER” MOTION STATES IN MAN
Let’s remember how, by definition, power is the product of a force multiplied by movement repeated according to a certain amount of cycles per unit time (speed).
All motion conditions relative to anthropomorphic systems, especially in humans, are realized in the interaction with the internal energy of muscle activation.
The muscular system induces, through its own contractions of the lengthening and shortening of the myofibrils, forces and movements in the form of rotations at the articulated joints that form the skeletal apparatus.
From the fingers of the hand to the upper and lower limbs, including the chest, all resulting movements derive from the sum of the angular rotation motions of each single element around its own joint.
In particular, the "field" of possible angular rotation is determined by the conditions and constraints of the skeletal system, while the "versus" and the rotation of a part around its own articulation is determined through the activation of one muscle group rather than another.
The contraction of a muscular region dedicated to a certain "direction" of rotation, called "agonist", induces, for the integrity of the joint itself, a contraction also of the muscle district attributed to the rotation in the opposite “direction”, called "antagonist".
We do not want to delve into the familiar and complex interactions dedicated to the study of biomechanics here. We merely want to highlight four well known, presumed considerations fundamental to this illustration:
a)
Activation of a muscle region (agonist) dedicated to a certain “direction” of the rotation of an element of the skeletal system around its socket joint, induces, for the integrity of the joint itself, the activation of the muscular region (antagonist) dedicated to the rotation in the opposite “direction” of the element in question.
This activation is not balanced.
The intensity of the contraction of the” agonist" muscle district will be, for the realization of the movement, always higher than its "antagonist".
b)
In humans, the most naturally balanced and efficient movement on earth is realized walking on a horizontal plane. The muscle contractions and the consequent rotation of the interested elements minimize the use of force in favour of the free rotation of the same elements, congruous with the resulting movement, typical of an inertial pendular movement.
c)
During the movement state of walking on a horizontal plane, only the value of the intensity of the activation relative to the "agonist" and "antagonist" muscle districts is minimized while the differential is not.
d)
During the movement state of walking on a horizontal plane, it is necessary to favour the inertial relaxation and agility movements in order to reduce, as much as possible, the exchange time of the entire gravitational mass-weight from one foot to the other and also the support in equilibrium at the moment of the "push" relative to the "full force weight”.
From these simple considerations we can understand how, conversely, walking on a slope, be it positive or negative, as the incline increases, so too does the need to use force increase at the expense of free rotations, thus imposing an increasingly elastic push movement by the muscle against an inertial movement in complete relaxation.
An uphill walk requires the activation of vertical forces to lift its own mass-weight, which, are not only incongruous with the rotations of the joints, but are also high energy consuming.
Thus, during the descent, the same conditions are imposed to control the acceleration.
Running on a horizontal plane is realized yielding to, even more in relaxation, the natural rotation of the "foot - leg - thigh" system around their own joints: ankle, knee and hip.
During this movement, the frequency of exchange increases and, actualizing an increase in the speed of the cycle, more power is generated, characterized also by higher consumptions.
The dynamic state of running produces much higher impact forces on the ground, responsible fpr “internal” reactions with repercussion on the “bearings” of the joints and on the relative ligaments.
The movement most characterized by a high use of elastic muscle strength at the expense of the inertial one, and therefore the one with a higher consumption, can be represented by jumping up starting from a stationary position.