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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


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


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

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

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)

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

)

eso

rdie

nti

(46)

13 a

nn

ire

sist

enza

13 a

nn

ive

loci

tà

gio

van

issi

mi

(14)

allie

vi (

33)

16 a

nn

isp

rin

ters

esa

ltat

ori

pri

mav

era

(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


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


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


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


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


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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