Le determinanti meccaniche della prestazione sui 100 metri (da Sci-Sport.com)

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Nel seguente articolo proponiamo la traduzione, a cura di Alessandra Neboli, all’interessante articolo francese Les déterminants mécaniques de la performance au 100m“, scritto nel 2012 da P. Debraux e pubblicato sul sito Sci-Sport.

Ecco la traduzione:

Nell’atletica lo sprint sui 100 metri è una prova mitica, che corona gli uomini e le donne più veloci nella corsa a piedi. Questa disciplina illustra la capacità meccanica della velocità massima durante la locomozione terrestre. Ma lo sprint è in ogni modo un elemento principale della performance di molte altre discipline sportive (come ad es. calcio, football americano, bob, ecc..). Esso può essere suddiviso in tre fasi: accelerazione, velocità massima e decelerazione. Tendenzialmente, nelle discipline sportive dove interviene, viene osservata e analizzata solo la fase di accelerazione, che a volte non rispettando i tempi della corsa e provocando per cui un’azione troppo corta, non permette di raggiungere la velocità massima.

Le determinanti meccaniche (1)
Figura 1: Decomposizione delle forze sul terreno in volata.

 

Ad ogni posizione dei piedi, viene applicata dal corridore una forza verso il suolo (FT in Newton). Questa forza può essere scomposta in 3 tipi di forze: Verticale (fv in N), orizzontale (FH in N) e laterale (anche se quest’ultima spesso viene trascurata durante una corsa in linea dritta). A sua volta, e secondo la terza legge di Newton, è possibile osservare le forze di reazione sul suolo, che sono di intensità uguale ma opposta (Fig. 1). Pochi studi si sono interessati alle determinanti della prestazione nello sprint, ma alcuni studi hanno dimostrato che la prestazione a velocità massima è strettamente correlata alla componente verticale della forza totale. Tuttavia, per la fase di accelerazione, la componente della forza orizzontale sembra essere determinante. Una forza totale orientata verso l’avanti sarebbe decisiva per una migliore accelerazione e dunque una miglior risultato sui 100m.

 

Lo studio svolto

Nell’arco di circa due anni, una squadra di ricercatori francesi guidati dal Dottor Morin ha svolto uno studio con grande minuziosità soprattutto sulla fase si accelerazione nello sprint e il suo stretto collegamento con la prestazione sui 100 metri. Questo è stato possibile grazie all’esperimento effettuato su un tapis roulant “fuori dal normale”, dipendente infatti, dalla forza applicata dal corridore stesso per farlo muovere (Fig. 2).

Al contrario di un tapis roulant da corsa classico, dove la velocità è definita dalla macchina, questo particolare tapis roulant reagisce solamente alla forza applicata dal corridore. Se questo è fermo, il tappeto non reagisce, ma se il corridore comincia a correre, il tapis roulant ruota in funzione dell’accelerazione e se il corridore decelera, il tappeto si ferma. In fine questo tappeto è dotato di una piattaforma di forza che permette di registrare le forze applicate dall’atleta ad ogni contatto dei piedi in tre dimensione dello spazio in funzione del tempo.

 

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Figura 2. Tapis roulant motorizzato ADAL3D-WR (HEF Tecmachine, Francia) (© JB Morin). 

In questo studio, pubblicato nel 2012, i ricercatori francesi hanno studiato il legame tra i parametri biomeccanici (cinetica e cinematica) durante uno sprint di 6 secondi sul tapis roulant “speciale” e le prestazioni cronometriche sui 100 metri. Lo studio è stato svolto su 13 atleti con diversi livelli di abilità: 9 erano studenti di scienze motorie (non specialisti nello sprint), 3 erano velocisti a livello nazionale e l’ultimo era uno sprinter di livello mondiale: Christophe Lemaitre.

Il protocollo sperimentale consisteva per ciascun atleta nell’eseguire 6 secondi di sprint sul tapis roulant non motorizzato e uno sprint sui 100m sulla pista sintetica. I 9 atleti non specialisti hanno svolto questi due test durante la stessa sessione, mentre i 4 atleti di alto livello, hanno svolto le esercitazioni in due sessioni differenti.

Sono qui elencate  di seguito le variabili analizzate nel test del tapis roulant:

  • Forze (Fig. 1): forza totale (FT, N) forza orizzontale (FH in N) e forza verticale (FV in N)
  • Velocità massima e media
  • Potenza orizzontale massima e media: uguale al prodotto della forza e della velocità massima orizzontale.

Queste variabili sono stati usate per studiare i profili di forza-velocità e potenza-velocità nella corsa degli atleti.

  • Rapporto resistenza (RF in%): esso permette di quantificare la produzione di forza orizzontale rispetto alla forza totale applicata al suolo. E’ pari a FH / FT × 100.
  • Indice di applicazione della forza (DRF): Questo indice rappresenta la diminuzione RF con crescente velocità di corsa. È la pendenza della retta rappresentativa della relazione RF-velocità di corsa. Un valore elevato rappresenta una limitata diminuzione di RF, e viceversa.
  • Tempo di contatto (tc, in s)
  • Tempo di volo (TV, in s)
  • Frequenza del passo(F in Hz)
  • La lunghezza del passo (L, m)
  • Tempo tra due appoggi dello stesso piede (ts in s)

Durante la prova di sprint sulla pista sintetica, le velocità massime e medie dei 100m sono state misurate con l’aiuto di una fotocellula. E per indicare le prestazioni nella fase di accelerazione, è stata misurata la distanza percorsa durante i primi 4 secondi (d4,in m).

Una volta che tutti i dati sono stati raccolti, i ricercatori hanno effettuato alcuni  test statistici per stabilire i legami tra queste variabili biomeccaniche durante la fase di accelerazione e la prestazione sui 100 metri.

 

Risultati e analisi

I principali risultati di questo studio mostrano che vi è una correlazione significativa tra la forza orizzontale, l’indice di applicazione della forza, la produzione di energia orizzontale sul tapis roulant e la prestazione sui 100m. Solo la velocità massima sui 100 metri è correlata in modo significativo con la forza totale e la forza verticale. Per quanto riguarda le variabili cinematiche, il tempo di contatto sul terreno, il tempo tra due appoggi dello stesso piede e la frequenza del passo  sono correlati con la prestazione sui 100 metri. Tutte le varie correlazioni sono riportati nella Tabella 1.

Tabella 1.  Correlazione tra le variabili cinetiche e cinematiche misurate sul tapis roulant e le prestazioni sui 100m.
Velocità massima ai 100m (m·s-1) Velocità media ai 100m (m·s-1) Distanza dopo 4s (m)
Le correlazioni significative sono scritte in grassetto
Variabili cinetiche
DRF 0.875 0.729 0.683
FH 0.773 0.834 0.773
FV 0.593 0.385 0.404
FT 0.611 0.402 0.408
PMAX 0.863 0.850 0.892
Pmoy 0.810 0.839 0.903
FH0 0.560 0.447 0.432
V0 0.819 0.735 0.841
Varianti cinematiche
tc -0.852 -0.751 -0.775
tv -0.018 -0.773 -0.002
ts -0.654 -0.630 -0.670
F 0.897 0.893 0.935
L 0.363 0.337 0.212

L’insieme di questi risultati dimostrano una maggiore importanza delle variabili associate alla velocità piuttosto che forza (Fig. 3).

Le determinanti meccaniche (4)
Figura 3. Profili forza-velocità e potenza-velocità

La differenza tra i non specialisti e gli specialisti risiede principalmente nella capacità di dirigere la forza totale verso l’avanti e non nell’applicazione di una forza maggiore  totale possibile. Più alto è il livello dell’atleta, maggiore è la sua capacità di dirigere la forza applicata al terreno in avanti mantenendo questo orientamento il più lungo possibile durante l’accelerazione.(Fig. 4).

Le determinanti meccaniche (3)
Figura 4.  Relazioni rapporto di resistenza in base

Le figure 3 e 4 illustrano perfettamente questi risultati. È possibile vedere i dati relativi all’atleta più lento e più veloce  (Christophe Lemaitre). È possibile constatare che la differenza di  forza è piccola tra i due atleti, ma Christophe Lemaitre possiede la capacità di orientare in miglior modo le forze che applica il terreno per più tempo, permettendo così di ottenere una migliore accelerazione e una velocità di corsa maggiore.

Le correlazioni osservate tra le variabili cinematiche e prestazioni sui 100m mostrano che laccelerazione, la frequenza dei passi, un tempo di contatto ridotto e la velocità di riposizionamento del piede sono tutti fattori fondamentali per una velocità di corsa elevata. Come dichiarato dagli autori dello studio,  il dibattito sull’importanza relativa della frequenza o di ampiezza è tutt’ora d’attualità. Tuttavia, il presente studio mostra una chiara tendenza per la frequenza in tutti gli atleti testati.

 

Applicazioni pratiche

Dai risultati di questo studio, la performance sui 100m sarebbe collegata principalmente ad profilo di Forza-Velocità orientato verso la velocità. Ciò si spiega con un migliore orientamento delle forze applicate verso l’avanti durante l’accelerazione, un mantenimento più lungo questa capacità di dirigere con efficacia tali forze e una frequenza del passo più elevata.

L’uso di uno strumento di valutazione come il tappeto WR ADAL3D apre una nuova era nello studio dei parametri critici durante l’accelerazione. Questo studio e quelle che seguiranno,  permetteranno ai ricercatori e agli allenatori  di dirigere la loro ricerca per attuare i risultati osservati sul campo. Inoltre, saranno necessari ulteriori ricerche per capire meglio le capacità dello sprinter di alto livello nel saper orientare le forze e applicarle a suo piacimento.

 

Fonti

1. Morin J-B, Bourdin M, Edouard P, Peyrot N, Samozino P and Lacour J-R. Mechanical determinants of 100-m sprint running performance. Eur J Appl PhysiolDOI 10.1007/s00421-012-2379-8

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