Analisi dei 100 metri piani nei velocisti d’élite

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Ph. Roberto Passerini

L’apprendimento di una corretta biomeccanica di corsa rappresenta un processo complesso e a lungo termine dipendente da fattori soggetti a costante evoluzione a partire dalle categorie giovanili fino al completo sviluppo dell’atleta.

Tale continua evoluzione degli aspetti strettamente legati alla capacità di esprimere una corretta meccanica di corsa (forza, potenza, coordinazione, stabilità funzionale, abilità tecnica, ecc…) implica che il suo processo di apprendimento sia soggetto a uno sviluppo linearmente dipendente da quello dei fattori che contribuiscono a determinarla in modo che l’apprendimento stesso risulti effettivamente sostenibile per l’atleta.

Partendo dalle caratteristiche ritmiche e dinamiche di una efficace meccanica di corsa, con particolare riferimento alla prova dei 100 metri, questa serie di articoli si pongono l’obiettivo di individuare e proporre concetti chiave che possano risultare utili alla definizione di un percorso didattico sostenibile in tutte le fasi dello sviluppo atletico di un velocista a partire dalle categorie giovanili e di quella Allievi/e in particolare, quando normalmente viene avviato il processo di specializzazione.

Inevitabilmente, un simile proposito dovrà partire da un preciso modello biomeccanico che costituirà l’obiettivo dell’intero impianto della proposta. Nel tentativo di definire con precisione tale modello, quanto esposto nelle prossime pagine non prescinderà dai concetti e dalle indicazioni emerse da studi teorici e applicazioni pratiche applicate in passato. Tuttavia cercherà di revisionare i modelli biomeccanici classici a partire da dati e rilevazioni collezionate negli anni recenti, attingendo da fonti ufficiali quali quelle costituite da Federazioni Nazionali di atletica leggera e dei loro centri di ricerca, atti ufficiali di convegni nazionali e internazionali e testi pubblicati da autori  riconosciuti  come autorevoli nel campo della  biomeccanica.

Analogamente, si prenderà in esame l’eventualità di adattare schemi e metodi classici di sviluppo di alcuni dei fattori che agiscono sulla capacità di esprimere un efficiente rendimento meccanico per renderli maggiormente funzionali all’obiettivo.

Analisi dei 100 metri piani nei velocisti d’élite

In considerazione delle sostanziali differenze in termini meccanici con cui si caratterizzano parti della gara dei 100 metri, è opportuno definire una precisa suddivisione in fasi che si  identifichino  nelle  diverse  peculiarità  motorie. Esistono in letteratura varie proposte di suddivisione in fasi della gara di 100 metri, alcune semplici, altre più articolate.

Due proposte di suddivisioni in fasi della prova di 100 metri

Tom Tellez

 John Smith

1)  Tempo di reazione (1%)

2)  Uscita dal blocco (5%)

3)  Accelerazione (64%)

4)  Mantenimento della velocità massima  (18%)

5)  Decelerazione (12%)
1)  Tempo di reazione

2)  Uscita dal blocco

3)  Partenza

4)  Accelerazione

5)  Lanciato  (velocità massima)

6)  Mantenimento della velocità massima

7)  Decelerazione

In questo lavoro viene presa in considerazione una suddivisione relativamente semplice che preveda le tre macro fasi classiche (reazione, accelerazione e lanciato) in cui però le rispettive collocazioni aderiscano alle espressioni ritmiche, cinematiche e dinamiche che saranno analizzate ed esposte in seguito. Viene definita con particolare precisione la  fase di accelerazione, durante la quale si manifestano le variazioni ritmiche, dinamiche e,  di  conseguenza,  meccaniche più rilevanti.

  1. Reazione allo sparo
  2. Accelerazione:
    1. Partenza
      1. Impulso sui blocchi
      2. Avanzamento dell’arto posteriore
      3. Primo passo
      4. Secondo passo
    2. Transizione: dal 3° al 10° passo
  3. Lanciato:
    1. Raggiungimento della velocità massima
    2. Mantenimento della velocità massima

Tenuto conto che è del tutto priva di espressioni biomeccaniche, la fase di reazione allo sparo non costituisce oggetto di interesse in questa sede. Inoltre, dal punto di vista meccanico si osserva che, nella fase di partenza, l’impulso sui blocchi non assume particolare rilevanza cinematica. Tuttavia costituisce l’avvio dell’intera sequenza motoria e rappresenta quindi una fase importante in cui la posizione dei segmenti corporei in corrispondenza del “pronti” deve essere tale da consentire uno sviluppo corretto delle successive fasi dinamiche.

La corretta messa a punto della posizione sul “pronti” consente altresì una maggiore stabilizzazione delle oscillazioni del centro di gravità sui piani dello spazio allo scopo di minimizzare le estrinsecazioni dinamiche sul piano frontale, ossia gli spostamenti laterali, che tipicamente viene considerato opportuno neutralizzare nell’ambito dei primi due appoggi [3].

Soltanto in tempi recenti, grazie al progresso e alla maggiore diffusione delle tecnologie di ripresa e video analisi, è risultato possibile disporre del materiale necessario per collezionare una quantità di dati sufficientemente ampia per affrontare una speculazione del fenomeno ritmico durante le prove dei 100 metri. Diversi studi degli anni ‘70 e ‘80 hanno affrontato in post-analisi la definizione della ritmica dei 100 metri, traendo conclusioni che hanno dovuto fare i conti con le inevitabili approssimazioni dovute alla modesta precisione dei mezzi tecnici a disposizione. La possibilità di disporre a costi contenuti di videocamere in alta definizione e in elevata frequenza, nonché di software di video analisi sempre più potenti ha permesso in tempi recenti di elaborare strategie di raccolta dati finalizzate a una analisi biomeccanica molto più  meticolosa.

Per approfondire leggi anche Sprint running analisys: come monitorare i risultati degli allenamenti?

Una fonte di dati sostanziale è costituita dal lavoro dell’ Elite Development Program, avviato nel 1982 dalla Federazione Statunitense di atletica leggera e che ha sviluppato al suo interno un progetto dedicato alla velocità e ostacoli diretto dal Dr. Ralph Mann, ex ostacolista dei 400 metri, medaglia d’argento alle Olimpiadi di Monaco ‘72 e  oggi riconosciuto come stimato biomeccanico di fama mondiale. Durante la 1st European Sprint&Hurldes Conference a Londra nel 2010 il Dr. Ralph Mann ha presentato le conclusioni di quasi 30 anni di lavoro sul progetto, fornendo al pubblico europeo una preziosa quantità di dati e analisi che aiutano a comprendere meglio i fenomeni ritmici e dinamici che governano la prova dei 100 metri. I risultati degli studi, aggiornati dallo stesso autore ogni due anni, sono alla base delle motivazioni che hanno portato in questa sede a optare per questa strutturazione in fasi della prova dei 100 metri, fasi che sono legate alle peculiarità delle espressioni meccaniche in termini ritmici, cinematici e dinamici, come opportunamente dettagliato nei paragrafi successivi.

 

ANALISI CINEMATICA

La possibilità di effettuare rilevazioni molto precise su un numero abbondante di prestazioni di élite ha consentito di evidenziare come l’andamento della velocità orizzontale durante i 100 metri in relazione alla distanza percorsa sia in costante variazione durante l’intero arco della  prova.

Andamento della velocità orizzontale durante la prova dei 100 metri
Andamento della velocità orizzontale durante la prova dei 100 metri

Questa variazione continua della velocità orizzontale rende eccessivamente semplicistica la suddivisione della prova nelle due classiche fasi di accelerazione e lanciato. In particolare, le variazioni che si manifestano in maniera più marcata negli istanti iniziali suggeriscono come sia opportuno un maggiore livello di dettaglio proprio in tale area. Una volta escluso il tempo di reazione in quanto elemento non significativo dal punto di vista cinematico, un livello di dettaglio più fine dell’andamento della velocità orizzontale nei primi istanti della prova aiuta a definire con precisione  una ulteriore suddivisione.

Andamento della velocità orizzontale nei primi 3 appoggi
Andamento della velocità orizzontale nei primi 3 appoggi

Come si evince dal grafico, al momento del terzo contatto al suolo, ossia alla fine del secondo passo, l’atleta ha già raggiunto oltre la metà della sua velocità massima. Da quell’istante, per approcciare la sua velocità massima occorreranno all’atleta altri 25/30 metri.

Quindi, considerando che l’entità della variazione della velocità orizzontale nell’uscita dal blocco e nei primi due passi è radicalmente differente da qualsiasi altra porzione della prova, la fase di partenza si identifica in quest’area. Dal terzo passo fino alla completa elevazione del centro di gravità, che tipicamente coincide con il decimo passo, si circoscrive la fase di transizione al cui termine l’atleta dovrebbe avere raggiunto circa il 85% della velocità massima. Tale fase non riveste un ruolo critico per via della sua linearità cinematica, tuttavia spesso spinge l’atleta nella trappola di cercare in questa porzione il raggiungimento della velocità massima.

La successiva fase lanciata non presenta significative variazioni di velocità orizzontale e non sarà quindi oggetto di approfondita analisi dal punto di vista cinematico.

 

ANALISI RITMICA

Dal punto di vista ritmico la tendenza più comune è quella di ritenere che, dall’istante della partenza in poi, gli incrementi della frequenza e dell’ampiezza del passo procedano approssimativamente in maniera lineare e omogenea fino a un determinato valore di velocità, per poi stabilizzarsi e infine subire gli effetti della fatica deteriorando  soprattutto il versante della frequenza. Inoltre, da una certa velocità in poi, normalmente definita “velocità di equilibrio”[2], è tendenza comune ritenere che ulteriori incrementi di velocità dipendano soltanto da un aumento della frequenza del passo, mentre si registra una lieve diminuzione dell’ampiezza.

Queste conclusioni aderiscono certamente al vero nel caso in cui si stiano confrontando prove distinte corse ognuna a velocità costante nell’arco della prova ma crescente di prova in prova, come è stato dimostrato oltre trent’anni fa [1].

Un tentativo degno di nota che ha affrontato l’analisi ritmica di una prova di élite sui 100 metri è stato pubblicato su Atletica Studi [1]. In tale studio si ipotizza il raggiungimento della frequenza massima in corrispondenza dei 40 metri.  Tale studio però, come peraltro evidenziato dagli stessi autori, soffre di un grado di approssimazione difficilmente quantificabile a causa della qualità delle riprese a disposizione e dell’assenza di ulteriore materiale video di altre prove di livello internazionale da poter confrontare.

Rilevazioni più recenti effettuate per lo più in  contesti di élite hanno mostrato un andamento sorprendentemente diverso da quanto comunemente ritenuto, evidenziando uno sviluppo tutt’altro che omogeneo della frequenza rispetto all’ampiezza del passo anche nei regimi di velocità iniziali.

Andamento della frequenza del passo nei 100 metri
Andamento della frequenza del passo nei 100 metri

L’andamento mostrato in figura evidenzia come, una volta completata l’uscita dal blocco, la frequenza del passo abbia già raggiunto il suo valore massimo e come questo rimanga approssimativamente costante per l’intera durata della prova, con un solo lieve assestamento verso il basso in prossimità del 5°/6° appoggio.

Decisamente più lineare risulta, invece, l’andamento dell’ampiezza del passo:

Andamento dell'ampiezza del passo nei 100 metri
Andamento dell’ampiezza del passo nei 100 metri

 

In aggiunta a quanto evidenziato in fase di analisi cinematica, e cioè che al terzo appoggio si raggiunge il 60% della velocità massima, nell’analisi ritmica si osserva che al secondo appoggio si è già prossimi alla frequenza massima, mentre l’ampiezza cresce più lentamente e linearmente.

Questi risultati assegnano alla frequenza del passo un ruolo chiave fin dal primo passo della gara dei 100 metri, sovrastando l’importanza spesso promossa di ricercare subito ampiezze elevate.

ANALISI DINAMICA

Partendo dall’assioma che per un atleta l’obiettivo della prova dei 100 metri è quello di produrre una grande quantità di velocità orizzontale ne consegue, come generalmente riconosciuto, che la meccanica ideale sia quella che consente di produrre significative quantità di forza orizzontale al momento del contatto al suolo.

Tuttavia, benché la produzione di velocità orizzontale sia indubbiamente la chiave per ottenere eccellenti prestazioni nello sprint, la produzione di forza lungo la componente orizzontale non costituisce un fattore critico per raggiungere questo obiettivo.

Infatti, con l’avanzare delle fasi della prova, si può osservare come la richiesta di forza orizzontale necessaria per l’avanzamento diminuisca con l’aumentare della velocità orizzontale:

  1. Nella fase della partenza è opportuno produrre la massima quantità possibile di forza orizzontale cercando  nel contempo di minimizzare le dispersioni di forza lungo le direzioni laterali;
  2. Nella fase di transizione e nella prima parte del lanciato, quando non si ha ancora raggiunto la velocità massima, è opportuno minimizzare le richieste di produzione di forza lungo le altre direzioni in modo che l’atleta abbia a disposizione una quota di forza orizzontale utile per produrre velocità lungo la direzione di corsa. Fintanto che la componente orizzontale della forza prodotta rimane positiva si sta ancora viaggiando verso il raggiungimento della propria velocità massima;
  3. Una volta raggiunta la velocità massima il problema si sposta quasi completamente sulla componente verticale della forza, necessaria a mantenere una azione meccanica funzionale che consenta di continuare a produrre la minima quantità di forza orizzontale richiesta per mantenere la propria velocità massima

Per dare un senso più compiuto a quanto appena esposto ci vengono in aiuto le leggi di Newton le quali asseriscono che per ottenere una variazione della velocità lungo una precisa direzione è necessario applicare una forza lungo quella stessa direzione:

Legge Newton

dove F è la forza che l’atleta esercita sulla pista per spostare il suo centro di massa (nelle tre direzioni dello spazio tridimensionale), è la massa dell’atleta, identificabile con il suo peso, δè la variazione della velocità lungo la direzione di estrinsecazione della forza F e δtc è il tempo di contatto al suolo durante il quale viene esercitata la forza F.

Con la legge di Newton è possibile determinare lungo le tre dimensioni dello spazio le richieste di forza necessarie durante gli appoggi della corsa  veloce.

Espressioni di forza sull’asse trasversale

Gli spostamenti lungo l’asse trasversale non sono funzionali in nessuna fase della prova dei 100 metri. Ne consegue che l’obiettivo è quello di mantenere nulle le espressioni di forza lungo tale direzione in quanto qualsiasi estrinsecazione trasversale avrebbe effetto sottrattivo sulle forze espresse lungo le altre due direzioni.

Espressioni di forza sull’asse sagittale

Dato che lo spostamento lungo l’asse sagittale nel verso della corsa rappresenta l’obiettivo, appare intuitivo che la capacità di esprimere forza lungo tale asse sia il principale fattore di successo nella prestazione di sprint.

Questa evidenza è ancora più netta nella fase della partenza, quando l’atleta deve applicare significative quantità di forza orizzontale per portare la sua velocità orizzontale da zero al 60% circa della sua velocità massima al momento del terzo appoggio.

Per esempio, un atleta di 75kg di peso capace di una velocità orizzontale massima pari a 11,5 metri al secondo e in grado di produrre nei primi tre appoggi tempi di contatto medi di 0,5 secondi, deve esprimere durante ognuno degli appoggi della fase di partenza una forza quantificabile in:

Formula 2

Si tratta di una quantità considerevole anche in considerazione del fatto che, eccetto per la prima breve spinta sui blocchi, questa forza viene esercitata da un singolo arto inferiore.

Rilevando le estrinsecazioni di forza lungo i tre assi durante la fase di partenza per mezzo di una piattaforma di forza è possibile disporre di un maggiore dettaglio sull’andamento delle espressioni di forza sull’asse sagittale. Il grafico seguente mostra i valori della forza orizzontale espressa durante l’uscita dal blocco:

Forza orizzontale all'uscita dal blocco
Forza orizzontale all’uscita dal blocco

Nei seguenti due appoggi che completano la fase di partenza si registrano valori analoghi, a conferma dell’importanza della capacità di esprimere elevate quantità di forza orizzontale negli istanti iniziali delle prestazioni di sprint.

Una volta raggiunta la velocità massima si osserva che  δ= 0 in quanto non si registra variazione della velocità.

Ciò introduce un fattore moltiplicativo nullo che azzera il valore della forza orizzontale prodotta durante gli appoggi al suolo in questa fase della  prova.

La questione che assume interesse in questa fase è quindi il motivo per il quale l’atleta non riesce più a esprimere  forza lungo l’asse sagittale continuando così ad aumentare la velocità. Misurando i valori mediante una piattaforma di forza durante il contatto al suolo di un singolo appoggio si rileva in realtà una situazione differente, come mostrato nel seguente grafico relativo a un ipotetico velocista di élite capace di un tempo di contatto inferiore ai 90 millisecondi:

Forza orizzontale al contatto dal suolo
Forza orizzontale al contatto dal suolo

Si evidenzia dunque una prima fase del contatto al suolo della durata appena inferiore a 40 millisecondi in cui la forza orizzontale è negativa, quindi frenante. Nella seconda fase del contatto, invece, la forza orizzontale è positiva e concorre quindi all’aumento della velocità lungo l’asse sagittale in direzione di corsa. Dal grafico appare inoltre che il valore di forza positiva espresso è mediamente superiore a quello della forza negativa (− 250 N contro + 420 N ), il che rende spontaneo chiedersi quali siano i motivi per i quali la velocità orizzontale non aumenta se la risultante della forza orizzontale ha un saldo positivo. Inoltre può considerarsi sorprendente che un velocista di élite non riesca a generare che poco più di 400 Newton di forza orizzontale durante il contatto al suolo.

Una risposta alla prima domanda è data dal fatto che nel calcolo non è stata considerata la resistenza dell’aria che, anche in assenza di vento in ogni direzione, usando la complessa equazione per determinare l’attrito viscoso dell’aria:

formula 3

dove p è la densità dell’aria, Cw è il coefficiente di attrito,
A la superficie esposta e v è la velocità dell’atleta,

e considerando che i primi due coefficienti nel caso dell’aria valgono 0.549, per la tipica superficie offerta da un velocista di élite la resistenza dell’aria è stimabile in circa 35 Newton, da sommare alle forza orizzontale negativa durante ogni singolo contatto al suolo. Da notare che nell’equazione la velocità compare al quadrato, il che significa che se la velocità orizzontale aumenta, la resistenza dell’aria aumenta in modo direttamente proporzionale al quadrato della velocità stessa.

Il secondo quesito troverà una spiegazione nel paragrafo seguente in cui verrà analizzata la componente verticale  della forza.

Espressioni di forza sull’asse longitudinale

Il fatto  che  gli spostamenti del centro di gravità di un velocista lungo l’asse longitudinale siano limitati a pochi centimetri potrebbe dare senso all’asserzione che le espressioni di forza verticale siano scarsamente rilevanti ai fini della prestazione nella prova dei 100 metri. In realtà la situazione è diametralmente opposta.

Nella fase della partenza la variazione di altezza del centro di gravità dell’atleta è circa 60 centimetri e tale variazione si registra naturalmente durante il tempo di appoggio totale, mediamente intorno ai 500 millisecondi per i primi tre appoggi della partenza. Per elevare il centro di gravità di 0,6 metri in mezzo secondo è necessaria una velocità verticale media di 2 metri al secondo, calcolando la risultante fra la velocità positiva e quella negativa. Sempre supponendo che il peso dell’atleta sia pari a 75kg, ciò si traduce in una forza verticale pari a:

formula 4

Questo primo risultato sembra confermare che la forza verticale richiesta durante la fase di partenza sia nettamente inferiore rispetto a quella orizzontale. Tuttavia, il calcolo sopra esposto considera soltanto la forza verticale necessaria per elevare il centro di gravità dell’atleta ma non tiene conto della forza che è necessario estrinsecare sull’asse longitudinale per sostenere il peso dell’atleta che, considerando un valore di accelerazione di gravità pari a 9,81 metri  al secondo, per lo stesso atleta di 75 kg ammonta a 735 Newton, da sommare ai 300 Newton del calcolo precedente per ottenere un totale di 1035 Newton, un dato che è allineato con la richiesta di forza orizzontale nella stessa fase della prova di 100 metri.

formula 5

Una volta raggiunta la velocità massima diventa ancora maggiore l’enfasi della velocità lungo l’asse longitudinale. Anche se la velocità lungo l’asse sagittale in questa fase non subisce variazioni, sull’asse verticale la velocità varia al ritmo di circa 1 metro al secondo. Infatti, a causa dell’attrazione terrestre, l’azione del velocista si traduce in una alternanza di fasi di volo e fasi di contatto al suolo, che richiedono variazioni di velocità di circa 0,5 metri al secondo in direzione ascendente e altrettanto in direzione discendente, per un totale di 1 metro al secondo.

Per il solito sprinter di élite, il cui tempo di contatto può essere stimato intorno ai 90 millisecondi, si ottiene una  richiesta di forza verticale pari  a:

formula 6

Ancora, a questa richiesta di forza sull’asse longitudinale è necessario sommare la forza richiesta per contrastare il peso corporeo dell’atleta, attratto verso il centro della Terra a causa della gravità. Tale impegno è stato precedentemente calcolato in 735 Newton. Ne consegue che la richiesta totale di forza verticale durante la fase lanciata nell’arco di ogni singolo appoggio è stimabile in 1568 Newton, ossia ben dieci volte superiore alla domanda  di forza orizzontale a cui è necessario rispondere nella stessa fase della prova di 100 metri.

tempo di contatto dall'appoggio al decollo-forza verticale

La necessità di riuscire a esprimere tali quantitativi di forza a ogni singolo appoggio proiettata per un numero medio di appoggi di 45/46 passi per i velocisti maschi di alto livello mette in evidenza come l’affaticamento muscolare  rappresenti un fattore critico anche nella gara più breve dell’atletica leggera. Inoltre, a rendere ancora più arduo il compito di produrre tali valori di forza verticale da parte dell’atleta ci pensa l’intensità del vettore di velocità orizzontale che in questa fase raggiunge il suo picco massimo.

Queste osservazioni spiegano la necessità, apparentemente del tutto deleteria, di un’azione frenante nella prima parte del  contatto  al  suolo.  Tale  azione, infatti, assume i caratteri dell’indispensabilità in quanto se l’atleta non   prendesse contatto al suolo con il piede oltre la proiezione a terra del suo centro di gravità, gli risulterebbe impossibile soddisfare l’imprescindibile richiesta di estrinsecare le quantità di forza verticale precedentemente evidenziate.

Partendo dall’assunto che soddisfare le richieste di estrinsecazione di forza lungo l’asse longitudinale sia un fatto inevitabile e che un atleta dispone della capacità di produrre una quantità finita di forza durante l’intervallo di tempo in cui è a contatto con il suolo (in qualsiasi fase della prova si trovi), le conclusioni che si possono trarre sono sostanzialmente due:

  1. Fintanto che le richieste di forza verticale rimangono al di sotto della capacità di forza totale dell’atleta quest’ultimo conserva una chance di produrre forza orizzontale funzionale alla velocità di avanzamento; 
  2. Quando la richiesta di forza verticale pareggia la capacità di forza totale dell’atleta quest’ultimo ha raggiunto la velocità massima e non ha più alcuna possibilità di produrre forza orizzontale in quantità tale da incrementare ulteriormente la velocità di avanzamento

Le forze generate durante gli appoggi nell’arco dell’intera prova dei 100 metri sono riepilogate nella tabella seguente:

Forze laterali Forze orizzontali Forze verticali Forza totale
Partenza Costantemente nulle Da 1035 Newton a nulle Da 1035 Newton a 1568 Newton Da 1463 Newton a 1568 Newton
Transizione
Lanciato

 

ALTRI FATTORI DETERMINANTI NELLA PRESTAZIONE DI VELOCITA’

Alla luce di quanto emerso dall’analisi sotto il profilo ritmico, cinematico e dinamico i capisaldi per migliorare la prestazione nella prova dei 100 metri sono l’incremento della capacità di produrre forza e l’aumento dell’efficienza meccanica della corsa. Partendo da questi due punti fissi possono tuttavia essere individuati diversi altri aspetti che è opportuno tenere in  considerazione.

Il ruolo chiave della fase di partenza

Nonostante la sua breve durata, che potrebbe indurre a ritenerla di relativa incidenza sulla prestazione globale, la fase di partenza influenza in maniera sostanziale quanto avviene anche ben oltre i primi tre passi della prova. Per dare una chiara evidenza di questo fatto si consideri il grafico seguente.

effetti della velocità di partenza
Effetti della velocità di partenza

 

Il grafico mette a confronto due atleti dalle capacità perfettamente identiche in ogni fase della gara eccetto quella di partenza: un atleta è in grado di esprimere una partenza più efficace dell’altro.

L’atleta identificato dalla linea blu raggiunge la fine della fase di partenza in 0,7 secondi con una dotazione di velocità pari a 7 metri al secondo, mentre l’atleta identificato dalla linea rossa conclude la fase di partenza in un secondo accumulando una velocità di 5 metri al secondo. La differenza temporale fra i due atleti è dunque di 0,3 secondi dopo tre appoggi, ma ancora più interessante è la differenza della velocità orizzontale, pari a 2 metri al secondo a vantaggio dell’atleta con una partenza efficace. Approssimativamente intorno ai 60 metri entrambi gli atleti raggiungeranno la rispettiva, identica velocità massima ma a quel punto l’atleta con capacità di partenza più efficaci avrà beneficiato per più di metà prova del vantaggio in termini di velocità guadagnato nei primi tre appoggi, trovandosi davanti all’avversario di ulteriori 0,7  secondi.

La strategia di togliere importanza alla fase di partenza per porre l’attenzione sul successivo, lungo tratto della prova provoca quindi effetti disastrosi in termini di prestazioni.

Dinamica e ritmica della fase di partenza

Esistono sostanzialmente due impostazioni ritmiche e dinamiche della fase di partenza, una che prevede una uscita dal blocco il più esplosiva possibile seguita dall’intento di effettuare passi più lunghi possibile e una impostazione che invece prevede un rapido susseguirsi di scambi in volo degli arti inferiori con passi conseguentemente più corti.

Ci sono almeno tre ragioni grazie alle quali la seconda impostazione risulta essere la più vantaggiosa:

  1. Tempo di volo inferiore: siccome l’applicazione di forza può avvenire soltanto durante il contatto al suolo, tempi di volo inferiori rappresentano un evidente vantaggio;
  2. Tempo di spinta più funzionale: spinte eccessivamente lunghe, pur protraendo la produzione di forza orizzontale, richiedono una successiva presa di contatto al suolo davanti alla proiezione a terra del centro di gravità dell’atleta a causa della necessità di volturare lungo l’asse longitudinale una sostanziale quota di forza applicata; viceversa, tempi di spinta più brevi, purché sufficienti per soddisfare le richieste di forza, consentono una presa di contatto con il suolo dietro alla proiezione a terra del centro di gravità, condizione meccanica che la fisica impone per una efficiente produzione di forza orizzontale;
  3. Meccanica frontale: il rapido scambio in volo degli arti inferiori nella modalità di partenza con passi più corti favorisce in modo naturale una meccanica di corsa prevalentemente frontale rispetto al corpo dell’atleta, il che (come vedremo più avanti) rappresenta un fattore chiave per una successiva fase di transizione priva di soluzione di continuità; viceversa, la partenza caratterizzata da spinte lunghe si traduce in una prevalenza di meccanica posteriore che rende più complicato, o quantomeno più dispendioso, il raggiungimento della posizione

Il limite del tempo di contatto

La legge di Newton che consente di calcolare la forza applicata dall’atleta durante il contatto non lascia molto spazio a una potenziale strategia per il miglioramento della prestazione. Riprendendo il caso di uno sprinter di 75kg di peso e con tempi di contatto al suolo durante la fase lanciata di 90 millisecondi, la forza verticale che deve esprimere è data da:

formula 7

Considerando che un calo di peso corporeo è difficilmente ottenibile, se non rischiando di andare a incidere negativamente sulla capacità totale di forza, e che la variazione di velocità orizzontale è pressoché costante a ogni appoggio, solo una apprezzabile riduzione del tempo di contatto può contribuire a un incremento della forza applicata. Gli studi condotti da Ralph Mann hanno però dimostrato che mai si sono registrati tempi di contatto inferiori ai 75 millisecondi e una frequenza funzionale superiore ai 5,3 passi al secondo. E’ possibile che questa barriera non sia mai stata superata perché le strategie di allenamento della forza dinamica non hanno ancora raggiunto il loro sviluppo massimo, oppure perché nessun atleta dal potenziale necessario per riuscirci si è ancora cimentato sui 100 metri, ma resta il fatto che al momento questo valore costituisce un limite effettivo.

Tuttavia una semplice osservazione indica un modo per aggirare questa limitazione, privando di validità l’atavica e diffusa convinzione che un velocista non potesse eccedere in statura. Infatti un atleta alto e con lunghi arti inferiori esprime frequenze più basse e ampiezze più elevate e questo gli fornisce un vantaggio per risolvere il problema del limite inferiore del tempo di contatto in quanto riesce a produrre la stessa velocità orizzontale di un atleta meno alto con tempi di contatto superiori e frequenze inferiori. In definitiva, il vantaggio per uno sprinter di statura più elevata della media è costituito dal fatto che i suoi tempi di contatto giocoforza più dilatati inglobano un potenziale margine sul limite inferiore finora riscontrato nei tempi di appoggio.

Il tempo di volo

L’incremento e il decremento del tempo di volo sono fattori legati all’ampiezza e alla frequenza del passo. In tempo di volo più lungo significa incrementare l’ampiezza del passo che, a parità degli altri fattori, produce un aumento di velocità. Purtroppo questo fenomeno incide negativamente sulla frequenza del passo che, come evidenziato nell’analisi ritmica della gara, rappresenta il fattore chiave della prestazione. Per contro, la riduzione del tempo di volo si ottiene con un incremento della frequenza del passo, che però rischia di incidere negativamente sulla corretta meccanica di corsa.

Se ne conclude che è opportuno calibrare il tempo di volo in modo che l’atleta esprima la massima frequenza possibile conservando però l’efficienza meccanica. Soltanto quando l’intervento sulla frequenza e sul rendimento meccanico della corsa raggiunge un plateau si può pensare di intervenire sull’ampiezza del passo, purché si elabori  una strategia che non agisca in regressione sugli altri due fattori.

L’allenamento della massima velocità lanciata

Dati rilevati durante allenamenti specifici per l’incremento della velocità massima mostrano che nessun atleta riesce a produrre oltre il 92-95% del suo potenziale durante le sessioni di allenamento. Soltanto in contesti agonistici lo stress della competizione spinge l’atleta a esprimere il suo massimo potenziale di velocità massima, rendendo le gare il  miglior modo di allenare questo aspetto. Competizioni di secondaria importanza dovrebbero quindi essere opportunamente programmate come parte fondamentale dell’allenamento anziché essere considerate, come spesso accade, un modo per spezzare la monotonia della preparazione.

Naturalmente è possibile adottare espedienti più o meno artificiali per cercare di riprodurre in allenamento velocità simili a quelle registrate in gara, con il vincolo che le strumentazioni e l’equipaggiamento utilizzato non risulti deleterio per altri aspetti.

Stabilizzazione del piede al momento del contatto al suolo

La stabilizzazione del piede al momento del contatto al suolo sembra rappresentare un modo efficace per ridurre il tempo di contatto e si può ricercare sostanzialmente con due sistemi:

  1. Posizione del piede al momento del contatto: deve presentare un angolo tale da lasciare il minimo margine indispensabile per una opportuna fase di ammortizzazione in modo da non far collassare il tallone a terra causando forze eccedenti indesiderate; 
  1. Stiffness del piede: per poter gestire il minimo margine di ammortizzazione l’atleta dovrà essere capace di espressioni di forza nei comparti muscolari che controllano il movimento del piede in flessione plantare e flessione dorsale

La gestione del peso corporeo

La legge di Newton si rivela severa in termini di peso corporeo dell’atleta. Infatti un aumento di peso rappresenta un fattore moltiplicativo superiore nel calcolo della richiesta di forza in qualsiasi direzione e in qualunque fase della prova di 100 metri. Per esempio, se il peso dell’ipotetico atleta di 75kg adottato per i precedenti calcoli indicativi diventasse invece 85kg la forza verticale richiesta  diventerebbe:

formula 8

a cui va sommata la forza verticale necessaria per contrastare la gravità, la cui richiesta è diventata:

per un totale di 1777 Newton contro i 1568 Newton richiesti per un atleta di  75kg.

formula 9

Va inoltre osservato che la richiesta di forza verticale a fronte di un aumento passivo del peso corporeo dell’atleta si può tradurre anche in tempi di contatto superiori con conseguente frequenza inferiore, che va a deteriorare la prestazione.

Una buona strategia di sviluppo della forza dovrebbe dunque tenere in considerazione il fatto che l’aumento di peso è sostanzialmente negativo per la prestazione, a meno che non conduca alla capacità di esprimere maggiori livelli di  forza al momento del contatto al suolo. Inoltre la componente estetica della parte superiore, per quanto possa risultare gratificante, introduce peso passivo in massa magra, con un rischio concreto di decremento prestazionale.

La transizione verso la massima velocità lanciata

L’osservazione che gli atleti di elevata qualificazione raggiungono la loro velocità massima in fasi avanzate della prova è stata talvolta spiegata asserendo che tali atleti non esprimono uno sforzo massimale nelle fasi di partenza e transizione, conservando parte delle energie per il finale di gara. Le precedenti analisi hanno invece mostrato come la spiegazione del fatto che la velocità massima venga raggiunta così avanti nell’arco della prova sia legata alla capacità di generare forza funzionale all’avanzamento per periodi di tempo più lunghi rispetto a velocisti di livello inferiore.

 

A cura di Giacomo Galletto

Tecnico 3° livello ASA Fidal (Allenatore specialista velocità ed ostacoli)

Technical Adviser European Athletics Coaches Association (EACA)

E-mail: giacomo.galletto@gmail.com 

 

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Bibliografia

[1] Carlo Vittori e collaboratori – “Le gare di velocità: la scuola italiana di velocità, 25 anni di esperienze di Carlo Vittori e Collaboratori”, Centro Studi e Ricerche Fidal 1995

[2] Filippo Di Mulo – “Mezzi e metodi di allenamento dello sprinter di elevato livello”, Centro Studi e Ricerche Fidal 2010

[3] Frans Bosch, Ronald Klomp – “Running biomechanics and exercise physiology applied in practice”, Elsevier 2005

[4] Frans Bosch – “Strength training and coordination: an integrative approach”, 2010 Uitgevers 2015

[5] Jim Hiserman, C.S.C.S. – “A program design method for Sprint & Hurdles training”, VSAthletics 2008

[6] Ralph V. Mann, Ph.D., Amber Murphy, M.S. – “The mechanics of Sprinting and Hurdling”, Edizione 2015

[7] Vern Gambetta – “Lo sviluppo atletico: l’arte e la scienza dell’allenamento funzionale nello sport”, Calzetti Mariucci 2013

[8] Vincenzo Canali – “Posture e sport”, Calzetti Mariucci 2014

Sitografia

Athleticscoaching.ca

HMMMRMedia.com

Runningmechanics.com

Speedendurance.com

Strengthpowerspeed.com

Usatf.org

Articoli, atti e video

[9] Frank W. Dick OBE – “Developing of maximum sprinting speed”, Track technique n.109 – 1988

[10] Frans Bosch – “Positive Running: a model for high speed running”, Atti e video dall’edizione 2012 dell’International Festival of Athletics Coaching

[11] Frans Bosch – “Running: the BK Method”, doppio DVD – 2005

[12] Jean-Benoit Morin, Pascal Edouard and Pierre Samozino – “New Insights Into Sprint Biomechanics and Determinants of Elite 100m Performance”, IAAF New Studies in Athletics 2013

[13] Jeremy Richmond – “Modelling a Sub-10 Second 100m Sprinter Using Newton’s Equations of Motion”, IAAF New Studies in Athletics 2011

[14] Jim Hiserman – “A total sprint training program for maximum strength, power, sprint speed & core strength”, Speedendurance.com 2009

[15] Loren Seagrave – “Neuro-biomechanics of maximum velocity sprinting”, IAAF New Studies in Athletics 2009

 

 

 

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