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University of Rome "Tor Vergata" - Faculty of Medicine and Surgery - School of Sport and Exercise Science
La Forza muscolare
Forza max
Velocità Resistenza
Endurance Resistenza rapidità
Resistenza forza
Forza resistente
Rapidità
Forza esplosiva
Forza dinamica massima
Resistenza forza veloce
Velocità max
Accelerazione
Forza reattiva
orientamento Neuromuscolare
Metabolico
Qualità fisiche di base e derivate
Resistenza velocità Agilità
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
DEFINIZIONE DI FORZA MUSCOLARE
Si accorcia: azione concentrica o miometrica
Si allunga: azione eccentrica o pliometrica
Rimane costante: azione statica o isometrica
Un muscolo in attività esercita una forza sull’osso quando:
La forza è un vettore quantitativo caratterizzato da: 1. Grandezza 2. Direzione 3. Punto di applicazione
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
La massima forza isometrica è relativa all’angolo articolare utilizzato
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
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)
Differenze nei movimenti balistici
Nei movimenti balistici , come nei salti e bench through la velocità è massima allo stacco dal suolo
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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
REGIME DI LAVORO FORMA DI CONTRAZIONE
Positivo Concentrica
Statico Isometrica
Negativo Eccentrica
FORZA CONCENTRICA < ISOMETRICA < ECCENTRICA
REGIME DI LAVORO E FORME DI CONTRAZIONE
( da Lehnertz 1998b)
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
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).
CLASSIFICAZIONE DELLE VARIE
ESPRESSIONI DI FORZA ( BOSCO 1997 )
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
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.
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
La possibilità per un atleta di produrre forza e velocità sempre più elevata dipende da
diversi fattori che possiamo così sintetizzare:
MECCANISMI DELLA FORZA
1. STRUTTURALI 2. NERVOSI (eccitatori ed inibitori) 3. RIFLESSI (allungamento accorciamento)
Fig. 4 Meccanismi della forza (da: Cometti modificato)
Meccanismi strutturali
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)
L’aumento del numero di miofibrille secondo Goldspink (1985) è la causa principale dell’ipertrofia
Rapporto tra la sezione delle fibre e il numero di miofibrille nel corso della crescita
adulto
giovane
Adattamenti biochimici
Diminuzione enzimi ossidativi e del catabolismo muscolare
Fig.8 Rappresentazione dei carichi e del numero di ripetizioni utilizzati per migliorare la forza max o l’ipertrofia (da: Cometti, 1988)
Caratteristiche delle fibre muscolari
da Cometti modificato
Caratteristiche delle fibre muscolari
Esempio della relazione forza velocità nei tipi lenti e rapidi (da: Bosco 1983)
Stessa % forza + velocità
Il reclutamento delle fibre rispetto all’intensità del carico (Costill 1980)
Principio di Henemann
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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
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.
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)
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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)
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)
RFD rate force development
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
SINCRONIZZAZIONE
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)
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
TEST DI BOSCO (CMJ)
20
30
40
50p
rim
i cal
ci(1
5)
pu
lcin
i (13
)
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(46)
13 a
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(16)
SOLLEVAMENTO DEL CENTRO DI GRAVITA' (CM.)
Non praticanti
Da BOSCO e coll (1991), EGGER (1991),LEVOLA (1992), MERO e coll. (1991) D’OTTAVIO (1994)
MIGLIORAMENTO DELLA PRESTAZIONEda Bosco 1992
Tempo della contrazione
Forza esplosiva prestiramento ( 100 ms ) Forza esplosiva
Forza dinamica massima( 150-200 ms )
Forza massima
( 200-400 ms )
( 700-900 ms )
Tempo (settimane)
Confronto squat parallelo e half squat con 1 BW
0
300
600
900
1200
1500
1800
2100
0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5
squat parallelo
half squat
Squat parallelo
Half squat
Forza media (N) 1255 1452
Picco di forza (N) 1409 1634
Durata (s) 0,95 0,66
Impulso di forza (N*s) 1192 959
spinta frenata
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Prevalentemente lavoro eccentrico
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
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
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)
Differenze fra maschi e femmine
femmine maschi
Evoluzione della forza, del peso e della prestazione
Forza esplosiva SJ test di Bosco
La forza dipende soprattutto dalla sezione trasversa del muscolo
(superficie cm2 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
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
Differenze fra maschi e femmine
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
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L’allenamento della Forza muscolare
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
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
LE VARIABILI CHE INFLUENZANO LA SELEZIONE DELLE SERIE (POLIQUIN 1998)
Numero di ripetizioni selezionate;
Relazione inversa tra ripetizioni e serie
Ripetizioni 1 3 5 7 9 11 13 15
Serie molte Poche(5-12) (2-4)
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:
• 1-2 serie per il principiante, 3-4 per soggetti allenati;
Sesso:
• 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;
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.
NUMERO MASSIMO DI RIPETIZIONI % DEL MASSIMO EFFETO ALLENANTE 1 100 Aumento della forza
relativa attraverso un miglioramento della
spinta neurale
2 94,3 3 90,6 4 88,1 5 85,5 6 83,1 Ottimo compromesso
per guadagni di forza massimale e ipertrofia
7 80,7 8 78,6 9 76,5 Migliori risultati per
l’ipertrofia che porta ad un aumento della
forza massimale
10 74,4 11 72,3 12 70,3 13 68,8
Aumento della forza resistente e minor
guadagni in ipertrofia
14 67,5 15 66,2 16 65,0 17 63,8 18 62,7 19 61,6 20 60.6
Relazione tra il numero massimo di ripetizioni, l’intensità e l’effetto allenante (Poliquin, 1990)
Numero di ripetizioni massime che si possono eseguire in una serie
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)%
da McDonagh & Davies, 1984
% più utilizzate da sollevatori di peso
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Designing ResistanceTraining Programmes to Enhance Muscular Fitness A review of the acute Programme Variables SP Bird e coll Charles Sturt University (South Australia)
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Designing ResistanceTraining Programmes to Enhance Muscular Fitness A review of the acute Programme Variables SP Bird e coll Charles Sturt University (South Australia)
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Rest periods
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